ECC 1008 – ESTRUTURAS DE CONCRETO

PRÉ DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURAPRÉ-DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA(Aulas 9-12)

Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva

Algumas perguntas para reflexão...

ÉÉ possível obter esforços (dimensionamento) sem conhecer as dimensões das seções dos elementos estruturais?

Ações verticais (peso próprio): ?????

Resolução da estrutura hiperestática (pórtico): ?????

Softwares de cálculo estrutural conseguem definir sozinhos di õ d õ d l t t t i ?

( )

as dimensões das seções dos elementos estruturais?Permitem mais testes, mas requerem do usuário dados das seções

É necessário escolher as dimensões preliminares (pré dimensionamento)É necessário escolher as dimensões preliminares (pré-dimensionamento)

Não existem normas e sim recomendações práticas (experiência)

L j M i

PRÉ-DIMENSIONAMENTO – Recomendações Práticas

Lajes MaciçasEspessura (h):

Viga

xL

40Lh x≅

Vig

a

Vig

a

Laje (Planta)

Ly

40

Lx = menor vão da lajeh

Viga

Observação: Respeitar valores mínimos da NBR 6118 para lajes maciças (item 13 2 4 1)

(Corte)

Observação: Respeitar valores mínimos da NBR 6118 para lajes maciças (item 13.2.4.1)

• 5 cm para lajes de cobertura (forro) que não estejam em balanço;• 7 cm para lajes de piso ou lajes de cobertura em balanço;

10 l j t í l d t t l i f i i l 30kN• 10 cm para lajes que suportem veículos de peso total inferior ou igual a 30kN;• 12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30kN;• 16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes-cogumelo.

Vigas

Altura da seção (h):Altura da seção (h):

10L à

12Lh ≅ L = Vão do trecho da viga analisado

1012

No caso de vigas contínuas:

Viga h

2LL1

Pilar Pilar Pilar

Para vãos “comparáveis”:

23

LL

32

2

1 ≤≤12La

10Lh mm≅

2LLL 21

m+

=

A altura máxima da seção da viga em edifícios está condicionada ao pé-direito

h

Viga

PD

bw

Para vão em torno de 6,0m e pé-direito de 2 80m (edifícios usuais)

parede em alvenaria: pode conter janelas e portas

de 2,80m (edifícios usuais)...

Largura da seção (bw: nervura):

E l d fi id l j t it tô i l t i i té iEm geral, definida pelo projeto arquitetônico e pelos materiais e técnicas utilizados pela construtora (espessura alvenaria; blocos, tijolos)

Larguras mínimas segundo a NBR 6118 (item 13.2.2):

12cm para vigas12cm para vigas15cm para vigas-parede

ac c

a

Øt Øt

Ø

Entretanto, deve-se respeitar:

C b i t í i ( ) ah haØCobrimento mínimo (c)

Espaçamento mínimo entre barras (ah)

bwEx: Algumas contas de situações corriqueiras...

c = 3,0cmφt = 5,0mm de diâmetro3φ12 5

Avaliar a mínima largura requerida3φ12,5mmah = 2,5cm

PilaresDimensão mínima (item 13.2.3 da NBR 6118):

• 19cm• até 12cm ⇒ majoração por γn

b.05,095,1n −=γ

b = menor dimensão em cm

Observações: Dimensões maiores que as mínimas podem ser requeridas

Facilidade de execução:Facilidade de execução: Concretagem, colocação de armaduras, interseções viga-pilar

Área mínima da seção bruta = 360cm2 (item 13.2.3 da NBR 6118)Área mínima da seção bruta 360cm2 (item 13.2.3 da NBR 6118)

Menor dimensão Muitas vezes decidida em função da arquitetura

M i di ã E f ã d ti i ( ti d )Maior dimensão Em função das cargas verticais (estimadas)

(Processo das áreas de influência)

Processo das áreas de influência

• Processo geométrico para estimar as cargas verticais (força normal) nos pilaresProcesso geométrico para estimar as cargas verticais (força normal) nos pilares

• A cada pilar está associada uma área de influência (Ai)

“Quinhão de carga”

Definição das áreas de influência Ai:

Traçar mediatrizes dos çsegmentos que unem os pilares

• É necessário conhecer(ter idéia) a carga vertical por unidade de área

Carga vertical em edifícios usuais

( ) 2m/kN12qg ≅+ (por pavimento)( ) /qg (p p )

Valor orientativo (“termômetro)

Força normal (estimada) no pilar

( ) nAqgN ik ××+=

n = número de pavimentos acima da seção analisada

Pré-dimensionamento da seção do pilarPré dimensionamento da seção do pilar

Flexão composta (N,Mx,My)( it ã l)

Compressão centrada (N)( it ã i l t )

k*d NN ×γ=

(situação real) (situação equivalente)

γ = 1,8 para pilares internoskd NN ×γ

γ = 2,2 para pilares de extremidadesγ = 2,5 para pilares de canto

Ac = área da seção bruta de concretoAs = área total de armadura na seção

c

s

AA

=ρ (Taxa de armadura)

Na compressão centrada Domínio 5 (Reta b) 002,0scc =ε=ε

( )( ) 002.0ssccd*d .AA.f.85,0N σ+= =σ 002.0s Tensão no aço para a

deformação 0,002

Sabendo que A.A ρ= f

Observação: Para aço CA-50 2002.0s cm/kN42002,021000 =×=σ

Sabendo que cs A.A ρ

*d

c f850NA

σρ+=

0 02)a0 015:(sugestãoadotar

4,1ff ck

cd =

002.0scd .f.85,0 σρ+ 0,02)a0,015:(sugestãoadotar=ρ

Observações sobre o pré-dimensionamento

1) Pode-se dizer que um bom pré-dimensionamento é o que resulta emdimensões de seções e em taxas de armaduras finais (apósdimensionamento) próximas às adotadas inicialmente no pré-dimensionamento.

2) D bilid d l d i tê i d t

Espessura das lajesCondicionado à durabilidade

2) Durabilidade e classe de resistência do concreto

Largura das vigasCondicionado à durabilidade

(cobrimentos mínimos)

Área dos pilares Condicionado ao fck especificado(conhecer CAA para especificar pelo menos o mínimo)

A qualidade de uma estrutura também está associada à sua durabilidade

Requisitos gerais de qualidade das estruturas de concreto

Requisitos de qualidade da estrutura:

(Item 5 da NBR 6118)

Requisitos de qualidade da estrutura:

⇒ Possuir capacidade resistente (E.L.U.)

B d h i (E L S )⇒ Bom desempenho em serviço (E.L.S.)

⇒ Durabilidade

Qualidade no projeto

Qualidade na execução

Qualidade na operaçãoe manutenção

= QUALIDADE DA ESTRUTURA= QUALIDADE DA ESTRUTURA

Requisitos de qualidade do PROJETO ESTRUTURAL:

⇒ Qualidade da solução adotada• Atendimento dos requisitos impostos pela arquitetura• Compatibilização com demais projetos (hidráulico, elétrico, etc.)• Segurança Economia Durabilidade SustentabilidadeSegurança, Economia, Durabilidade, Sustentabilidade• Requisitos funcionais (função e bom desempenho em serviço)

⇒ Atendimento às normas técnicasNBR 8681: Ações e segurança nas estruturasNBR 6118: Projeto de estruturas de concretoNBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações

Exemplos:NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificaçõesNBR 15575: Norma de desempenho para edificações

⇒ Documentação da solução adotadaDesenhos: Bom detalhamentoEspecificações (no próprio desenho inclusive) Auxilia execução e construtor

R i õ j tMemória de cálculo

Revisões no projetoConsulta para eventuais reformas ou reparosSinistros na construção (danos e prejuízos em obras)

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

Afetada significativamente pela AGRESSIVIDADE DO AMBIENTEAfetada significativamente pela AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE

⇒ Ações físicas (Ex: variações de temperatura; ação da água)⇒ Ações químicas (Ex: águas ácidas, sulfatos, cloretos, CO2 )

Classificação da agressividade ambiental

MACROCLIMA

(Rural, urbano, marinho)

MICROCLIMA

(interno, externo, seco e úmido)

Grau de agressividade

Agressividade Fraca Moderada Forte Muito Forte

Classe I II III IV(Vide tabela 6.1 da NBR 6118)

Tabela 6.1 (NBR 6118) – Classes de agressividade ambiental

Agressividade (CAA) define:

⇒ Classe de resistência mínima do concreto⇒ Relação água/cimento máxima⇒ Cobrimento mínimo

Tabela 7.1 (NBR 6118) – Correspondência entre CAA e qualidade do concreto

Tabela 7.2 (NBR 6118) – Correspondência entre CAA e cobrimento nominal para ∆c=10mm

ESPECIFICAÇÃO DO CONCRETO

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

Condicionantes:

• Classe de agressividade ambiental (Durabilidade)Classe de agressividade ambiental (Durabilidade)• Altura do edifício e tipo do elemento estrutural

Definição do fck em pilares:Definição do fck em pilares:

Maiores nas seções mais solicitadas (fundações) e nas seções das garagens

P d di i i f k d i l dPode-se diminuir fck nos andares mais elevados(Prática eficiente em edifícios altos)

D fi i ã d f k i l jDefinição do fck em vigas e lajes:

Em geral: pilareslajes/vigas fckfck ≤

Maiores benefícios no ELU: Força cortante e TorçãoMaiores benefícios no ELS: Deformabilidade

• Velocidade da construção / escoramento da estrutura

Retirada do escoramento Transferência das cargas p/ elemento estruturalRetirada do escoramento Transferência das cargas p/ elemento estrutural

(Exemplos: Quadro)

MÓDULO DE ELASTICIDADE

Característica mecânica essencial (cálculo de esforços e deslocamentos)

P j ti t d ifi E 28 di t id d i t t

Varia com a idade (aumento mais lento que fc)

( ç )

Projetista deve especificar Ec aos 28 dias e outras idades importantes (ex: data de desforma)

N f lt d lt d i t iNa falta de resultados experimentais:

fck5600Eci = (fck em MPa)

Observação: grande variabilidade (depende do agregado e consistência concreto)