3_concepcao_estrutural

7/28/2019 3_Concepcao_estrutural

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Concepo estruturalEstabilidade das construes

Professores:Joo Carlos Rocha BrazNdia Forti


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CONCEITO DE ESTRUTURA De maneira geral uma construo concebida para

atender a determinadas finalidades. A suaimplantao envolve a utilizao dos mais diversosmateriais, adequadamente dispostos econvenientemente solidarizados. Em particular, nos

edifcios correntes de vrios andares, podemosidentificar alguns exemplo: o concreto armado, asalvenarias de tijolos, as esquadrias metlicas e demadeira, os revestimentos, o telhado, etc.


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CONCEITO DE ESTRUTURAEstes materiais podem ser divididos em dois grupos:

partes resistentes e partes consideradas noresistentes.

1. O primeiro constitui o que chamamos de estruturada construo e o responsvel pela resistncia e

estabilidade da mesma. No exemplo considerado,integram este grupo as peas de concreto armado2. O segundo, constitudo, pelos elementos

responsveis pela forma e pelo aspecto da

construo. No exemplo considerado, integram estegrupo as alvenarias de tijolos, as esquadrias e osrevestimentos.


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DETALHES DE UMA CONSTRUO


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CONCEITO DE ESTRUTURAO ELEMENTO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

ARMADO.A estrutura de um edifcio composta de elementos

passveis de serem agrupados em lotes comfunes semelhantes e bem definidas,

denominadas elementos estruturais.a) Elementos estruturais bsicos.So os elementos estruturais mais frequentes:

- laje macia elemento estrutural bidimensional,geralmente horizontal, que suporta diretamente ascargas verticais dos pisos, e solicitadopredominantemente flexo (placa)


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CONCEITO DE ESTRUTURAObs: Outros tipos de lajes tambm so elementos

estruturais (mistas, nervuradas, cogumelos,protendidos, etc)- vigas elemento estrutural unidimensional(barras), geralmente horizontal, que d apoio s

lajes, s alvenarias de tijolos e, eventualmente, aoutras vigas, e solicitado predominantemente flexo

- pilar - elemento estrutural unidimensional (barras),geralmente vertical, que d apoio as vigas, e solicitado predominantemente compresso.


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CONCEITO DE ESTRUTURAAs solicitaes relacionadas

acima resultam do quechamamos de comportamentoprincipal ou comportamentoprimrio dos elementosestruturais.O exemplo mais simples deestrutura o denominado piso

elementar, composto de lajes,quatro vigas e quatro pilares.

PISO ELEMENTAR


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EXEMPLO DE UMA ESTRUTURA


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CONCEITO DE ESTRUTURAb) Elementos estruturais de fundao.

So elementos tridimensionais que transferem aosolo as cargas provenientes dos pilares,considerando as caractersticas mecnicasenvolvidas.

Obs: Os elementos estruturais de fundao so peasde concreto sujeitos a esforos provenientes dospilares, portanto no podem ser confundidos com o

que se diz Fundaes


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CONCEITO DE ESTRUTURAAs fundaes se classificam em:

diretas ou rasas quando a transferncia de cargasacontece em pequenas profundidades. Neste caso,o elemento estrutural de fundao que distribui acarga do pilar para o solo chama-se sapata.

profundas em estacas ou tubules quando atransferncia se der a grandes profundidades.Neste caso, o elemento estrutural de fundao quetransfere a carga do pilar para as estacas ou

tubules chama-se bloco. Portanto, inicialmente, acarga do pilar transferida para o bloco, do blocopara as estacas e tubules e finalmente para o solode apoio da estrutura.


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ELEMENTOS DE FUNDAO


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CONCEITO DE ESTRUTURAc) Elementos estruturais complementares.

So os elementos estruturais que completam aestrutura do edifcio e que, normalmente, soformados por uma combinao dos elementosestruturais bsicos.

Escadas; Reservatrios; Muro de arrimo; Marquises.


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CONCEPO ESTRUTURAL

INTRODUO

A concepo estrutural de um edifcio consiste no

estabelecimento de um arranjo adequado dos vrioselementos estruturais anteriormente definidos, demodo a assegurar que o mesmo possa atender sfinalidades para as quais ele foi projetado.

Estabelecer um arranjo estrutural adequado consisteem obedecer simultaneamente, sempre quepossvel, as aspectos de segurana, economia

(custo e durabilidade) e os definidos pelo projetoarquitetnico (esttica e funcionabilidade).


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CONCEPO ESTRUTURAL

DIRETRIZES GERAISA concepo estrutural deve obedecer s seguintes

diretrizes gerais:1. Atender as condies estticas definidas no projeto

arquitetnico. Como, em geral, nos edifcioscorrentes, a estrutura revestida, as vigas e os

pilares devem ser embutidos nas alvenarias detijolos.2. O posicionamento dos elementos estruturais na

estrutura da construo pode ser feito com base no

comportamento primrio dos mesmos. Assim, aslajes sero posicionadas nos pisos doscompartimentos para transferir as cargas dosmesmos para as vigas de apoio.


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CONCEPO ESTRUTURAL

DIRETRIZES GERAISAs vigas sero utilizadaspara transferir as reaesdas lajes, juntamente como peso das alvenarias, paraos pilares de apoio (ou

eventualmente, outrasvigas), vencendo os vosentre os mesmos. Ospilares sero utilizados

para transferir as cargasdas vigas para asfundaes;


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CONCEPO ESTRUTURAL

DIRETRIZES GERAIS

3. A transferncia de cargas deve ser a mais direta

possvel. Desta forma, deve-se evitar, na medida dopossvel, a utilizao de apoio vigas importantessobre outras vigas (chamadas de apoios indiretos),bem como, o apoio de pilares em vigas (chamadas

de vigas de transio)

V2 se apia na V5


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CONCEPO ESTRUTURAL

DIRETRIZES GERAIS4. Os elementos estruturais devem ser os mais

uniformes possveis quanto geometria e quantoas solicitaes. Desta forma, as vigas devem, emprincpio, apresentar vos comparveis entre si;

5. As dimenses das estruturas em planta, devem ser,

em princpio, limitadas a cerca de 30m paraminimizar efeitos provenientes da variao detemperatura e retrao. Assim, para construo emplanta acima de 30 m devem ser previstas juntasestruturais ditas juntas de separao queminimizam estes efeitos, pela transformao daestrutura original em um conjunto de estruturasindependentes entre si;


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CONCEPO ESTRUTURAL

DIRETRIZES GERAIS

6. A construo est sujeita a ao (por exemplo o

efeito do vento) que acarretam em solicitaes noplano vertical da estrutura. Para responder a estassolicitaes recomenda-se que os prticos planoortogonais entre si, apresentem resistncia e

rigidez adequadas. Portanto importante aorientao criteriosa das sees transversais dospilares. Tambm importante lembrar, anecessidade da estrutura dar garantia adequadapara a estabilidade global da construo o que conseguido atravs da imposio de rigidez mnimas sees transversais dos pilares.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento dos elementos estruturais

O projeto da estrutura de um edifcio inicia-se com a

pr fixao das dimenses dos seus elementosestruturais bsicos. Portanto:1. LAJES: so normalmente de frma retangular. Os

tipos usuais so: macias, cogumelo, nervurada,

alveolar e mista (aqui, includa as vigotas de lajespr-moldadas).

Neste curso sero efetuadas apenas as lajes

retangulares macias de espessura constante,apoiadas em todo o seu contorno sobre vigas euniformemente carregadas.


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Laje nervurada

Laje mista

Laje cogumelo

Laje alveolar


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de lajes


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CONCEPO ESTRUTURAL


A NBR 6118/2003 Projeto de execuo de obras deconcreto armado, no especifica nenhum critriopara o pr-dimensionamento de lajes.

Usualmente utilizamos a premissa da NBR 6118/1978:


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CONCEPO ESTRUTURAL



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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de lajesEm princpio, recomenda-se espessuras h mltiplas de

1 cm (por exemplo, 7, 8, ..., etc).As lajes macias podem ser ainda normais ou

rebaixadas ( opo para forro falso)


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de lajesPode-se perfeitamente considerar paredes carregando

diretamente a laje, principalmente quando estasparedes so pequenas e leves (1/2 tijolo). Essaprobabilidade ocorre com compartimentospequenos.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de VigasVIGAS: so, normalmente, de seo transversal

retangular (bw

x h) e colocadas nas posies ondeexistem paredes (na realidade, dentro das paredesdevido a continuidade vertical das alvenarias).

Para efeito de projeto, as alvenarias (acabadas) so

consideradas com as seguintes dimenses:paredes de um tijolo 25 cm (paredes externas ealgumas internas, em geral, para acomodar pilares

carregados);parede de tijolo 15 cm (paredes internas ealgumas externas parapeitos)


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de Vigas


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de VigasPortanto, em situaes usuais, recomenda-se a largura

bw

= 20 cm para paredes de 1 tijolo e bw

= 12 cmpara paredes de tijolo.

Obs: Trabalharemos com largura de bw = 20 cm paraparedes de 1 tijolo, em virtude de hoje, a maioria

dos tijolos apresentarem suas maiores dimensesiguais a 20 cm.

A experincia mostra que a altura deve ser de

aproximadamente, 1/10 L, onde L o vo da vigabiapoiada (distncia entre eixos dos apoios normalmente constitudos pelos pilares).


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de VigasNas vigas contnuas de vos comparveis (relao

entre vos que no ultrapasse, cerca 1,5) pode-seadotar h como 1/12.5 L onde L agora o vomdio. Quando na viga contnua, os vos foremmuito diferentes entre si, convm adotar para cada

vo uma altura prpria, aliviando desta forma oefeito desfavorvel do vo grande sobre o voadjacente menor.

No caso de apoios indiretos, recomenda-se que a vigaapoiada tenha altura menor que a viga de apoio.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de VigasA altura h da seo transversal, deve ter, em princpio,

dimenso mltipla de 5 cm (25, 30,..., etc). Convmadotar hmin = 25 cm o que implica em vos maioresque 2,5 m.

Aconselha-se no ultrapassar o vo de 6,0 m face aos

valores usuais de p direito (2,5 a 2,7) que deixaum espao disponvel para a viga em torno de 60cm.

As vigas podem ser normais ou invertidas, conforme aposio da alma em relao laje.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de Vigas


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de PilaresPILARES: so

normalmente, de seoretangular e colocadosNos cruzamentos das

vigas para permitir apoiodireto das mesmas e noscantos da estrutura da

edificao.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de PilaresOs espaamentos dos pilares consistem nos vos das

vigas. Resulta que eles devem estar espaados,em geral, de 2,5 m a 6,0 m.

No posicionamento dos pilares, devemos compatibilizaros diversos pisos, procurando manter a

continuidade vertical dos mesmos at a fundao,evitando, o quanto possvel, a utilizao de vigas detransio.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de PilaresNos pilares de seo retangular, adota-se b h com

b 20 cm. Recomenda-se tambm, limitar h 5b.Para os pilares internos com paredes de tijolo,podem ser utilizadas tambm, sees compostaspor retngulos, cada um com b = 12 cm (25 cm h

60cm), em forma de L e T.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de PilaresPara efeito de pr-dimensionamento, a rea Ac = b.h

da seo transversal pode ser estimada calculando-se a rea de influncia total da seo considerada(A tot.). No caso de andares tipo, ela equivale rea de influncia de um andar multiplicada pelo

nmero de andares acima da seo considerada.Adotando-se a carga mdia por andar de 10 kN/m2

(1tf/m2), obtm-se a estimativa de carga total por:Ptot.(kN) = Atot. (m2) x 10 (kN/m2)

Com uma resistncia admissvel de 1kN/cm2, tem-seAc (cm2) = Ptot. (kN) / 1,0 (kN/cm2)


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reas de influncia de pilares


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de PilaresA seo do pilar deve ser mantida constante ao longo

de um lance (entre pisos consecutivos) e pode

variar ao longo de sua altura total. Quando a seofor mantida constante, ao longo da altura total, elapode ser pr-dimensionada no ponto maiscarregado, adotando-se uma tenso admissvel em

torno de 1,3 kN/cm2. No outro caso podemos, porexemplo, variar a seo de 3 em 3 andaresefetuando o pr-dimensionamento no andar mdiocom tenso admissvel de 1 kN/cm2.

Em princpio, adotam-se para as dimenses do pilar,valores mltiplos de 5cm (20,25,30,...,etc)


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CONCEPO ESTRUTURAL

Pr-dimensionamento de PilaresAs sees dos pilares devem ser posicionadas para

resistir aos esforos horizontais (vento,temperatura, etc) e a garantir uma rigidez horizontaladequada, principalmente contra a instabilidadeglobal da construo. Particularmente, em edifcios

altos, recomenda-se a utilizao de alguns pilarescom a funo exclusiva de garantir a rigidezhorizontal da estrutura. Estes pilares so chamadosde pilares de contraventamento.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Esquema estruturalEsquema estrutural: o resultado grfico da concepo

estrutural imaginada. Faz parte deste esquema, aidentificao de todos os elementos estruturaisenvolvidos. Nessas condies:

1. As lajes so representadas pela letra L com ndice

numrico sequencial e ordenado para facilitar alocalizao individual;2. As vigas, analogamente, so representadas pela

letra V;3. Os pilares, analogamente, so representados pela

letra P


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CONCEPO ESTRUTURAL

Desenho de estruturaA representao grfica da estrutura feita por meio de

dois tipos de desenho: desenho de formas edesenho de armao. Cada um desses desenhos elaborado conforma as diretrizes especficas.

a) Desenho de frmas

Os desenhos de frmas definem completamente ascaractersticas geomtricas da estrutura. Asdiretrizes especficas para a eleborao destedesenho so:


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CONCEPO ESTRUTURAL

Desenho de estruturaI. Localizao da estrutura: a localizao consiste

na definio de eixos de referncia principais esecundrios, em relao as medidas prescritas noprojeto arquitetnico. Os eixos de localizao daestrutura so, em geral, eixos caractersticos da

construo e das divisas do terreno onde amesma ser implantada. Isto permitir que, prontaa estrutura, as vedaes e os acabamentos daconstruo possam ser implantados exatamente

nos locais previstos no projeto arquitetnico.


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FRMA DAS FUNDAES


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FRMA DO PAVIMENTO TIPO


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CONCEPO ESTRUTURAL

Desenho de estruturaII. Definio dos elementos estruturais: com base no

esquema da estrutura so detalhados, em

projeo horizontal, os seus diversos elementosestruturais.III. Cortes caractersticos: na elaborao dos

desenhos de formas, importante deixar bem

definidas as posies relativas da lajes e vigas.Nestas condies, devero constar daquelesdesenhos cortes, capazes de elucidar qualquerdvida a respeito do citado posicionamento. Esses

cortes, portanto, mostram a existncia de lajesrebaixadas e vigas invertidas.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Desenho de estruturaIV. Dimenses: devero constar nos desenhos de

frmas todas as dimenses necessrias para a

localizao da estrutura e as dimenses relativasaos elementos estruturais como:

Distncia entre eixos de localizao e entre esses

e as divisas do terreno; Espessura das lajes; Dimenses das sees transversais das vigas;

Dimenses das sees transversais dos pilares.

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CONCEPO ESTRUTURAL

Desenho de armaob) Os desenhos de armao definem inteiramente as

armaduras a serem colocadas nos elementos

estruturais de concreto armado. As diretrizesespecficas para a elaborao destes desenhosso:

Identificao individual das barras da armadura; Definio de bitolas, formatos e comprimentos das

barras da armadura; Definio do posicionamento das barras nas

sees transversais dos elementos estruturais.Dever constar nos desenhos de amarrao, o clculodas quantidades de ao empregadas (em kg)


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Anlise estruturala) Consideraes Gerais:Dada a complexidade das construes estruturais, para

efeitos de clculos manuais, subdividimos a estruturaem partes suficientemente simples para que cada umadelas possa ser tratada separadamente a assimilada aum dos modelos estruturais estudados na teoria das

estruturas (prticos, grelhas, vigas, etc.)Essa simplificao de tratamento da estrutura denominada

de anlise estrutural.

Devemos ressaltar que o projetista da estrutura ter semprelimitaes quanto as simplificaes a serem adotadas,pois ele no poder ignorar o comportamento real damesma como um todo.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Anlise estruturalb) A estrutura de um edifcio , na realidade, um

prtico espacial enrijecido por placas em

diferentes nveis.Adotaremos algumas hipteses simplificadoras para

facilitar o tratamento numrico desta estrutura.I. Lajes so, em geral, ligadas monoliticamente s

vigas que as suportam. Entretanto, como setratam de elementos estruturais de categoriadistintas, com mtodos de clculos prprios, aconsiderao deste monolitismo impraticvel.Por meio de uma subdiviso virtual, separam-seas lajes das vigas, calculando-as como apoiadasou engastadas nas bordas.


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CONCEPO ESTRUTURAL

Anlise estruturalDevemos ressaltar que, na considerao das vigas,

ser retomada a ligao existente.

As vigas sero consideradas como apoio indeslocveisembora, na realidade, sejam flexveis. Aconsiderao dessa flexibilidade, nos processos

de clculo das lajes, levariam a umacomplexidade no justificvel para os casos deaplicao prticas.

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Anlise estruturalII. As Vigas so ligadas monoliticamente as pilares.

Entretanto, nos casos correntes, e para cargas

verticais, poderemos consider-las comoarticuladas nos pilares. Efetuando, assim, umaseparao virtual entre as vigas e pilares,

desprezando-se os efeitos de flexo nos pilares.Ainda neste caso, os pilares so consideradoscomo apoios indeslocveis para as vigas.

III. Pilares: para os casos correntes, devido s

hipteses anteriores, cada lance dos pilares, calculado como barras biarticuladas.

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Sntese estruturalA adequao dos modelos estruturais primrios

adotados na etapa de anlise estrutural, dever

ser comprovada na etapa do processodenominada de sntese estrutural.

O dimensionamento correto dos elementos estruturais

deve levar em conta a envoltria dos esforossolicitantes obtidos nos vrios comportamentosconsiderados


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