introdução ao concreto armado

8/18/2019 Introdução ao concreto armado

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Escola Politécnica da Universidade de São PauloDepartamento de Engenharia de Estruturas e Fundações

© Copyright 2002 GPSE/EPUSP. All rights reserved.

ES015 - Projeto de Estruturas Auxiliadopor Computador: Cálculo e Detalhamento

Prof. Túlio Nogueira Bittencourt

Aula 1

Introdução

ES015ES015 -- Projeto de Estruturas Auxiliado

por Computador: Cálculo e Detalhamento

Prof. Túlio Nogueira BittencourtProf. Túlio Nogueira Bittencourt

Aula 1

Introdução


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Apresentação Apresentação

Este curso tem como objetivo apresentar uma visãogeral da filosofia de cálculo estrutural de alguns dos

principais pacotes de software do mercado, procurandomostrar a automatização do projeto estrutural e oscuidados que devem ser tomados quando uma estruturaé projetada ou analisada utilizando tais pacotes. Alémdisso, será desenvolvido em sala de aula o projetoestrutural de um edifício exemplo de concreto armadode 14 andares de forma a explorar as questõesabordadas.


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Programa Geral do CursoPrograma Geral do Curso

Introdução e apresentação sucinta dos pacotes de

software de análise e projeto estrutural disponíveisVisão geral e tutorial do software CAD adotado noexercício do edifício exemplo

Visão geral e tutorial do software de projeto adotadono exercício do edifício exemploDesenvolvimento do projeto do edifício exemplo


4/35© Copyright 2002 GPSE/EPUSP. All rights reserved.

ProgramaçãoProgramação

Visão Geral e Descrição Sucinta dos Pacotes de

Software (TQS, Eberick, Sistrut, AutoCad,Microstation, Cypecad)Visão Geral do AutoCad /Tutorial

Visão Geral do TQSTutorial do TQS

Exemplos de ModelagemExemplo do Edifíco de ES013



BibliografiaBibliografia ee Normas TécnicasNormas Técnicas

NBR-6118/78

Projeto de Revisão da NBR-6118 (2001)Reinforced Concrete: Mechanics and Design,MacGregor, Prentice-Hall, 1997.Construções de Concreto Vol. 1-6, Leonhardt-Monnig,Editora Interciência, 1982.

Estruturas de Concreto: Solicitações Normais, Fusco,Guanabara Dois, 1981. Notas de Aula do Curso ES013



IntroduçãoIntrodução

Projeto estrutural ⇒ grande responsabilidade

Antes ⇒ ábacos, tabelas, calculadoras eletrônicas programáveis, cálculo manualAtualmente ⇒ sofisticados programas de computador

Vantagens: produtividade, redução de prazos e custos,cálculo e detalhamento automatizados, mais tempo

para a concepção estruturalCuidado: o software é apenas uma ferramenta deauxílio ao projeto – o computador não pensa e não

resolve problemas sozinho!!



Alguns Pacotes Alguns Pacotes de Softwarede Software DisponíveisDisponíveis

SAP2000

ANSYSADINAAUTOCADMICROSTATIONTQS

CYPECADEBERICK

SISTRUT



Análise Análise xx ProjetoProjeto

Sap2000

Ansys

Adina

TQS

CypeCAD

Eberick

Análise Projeto CAD

AutoCAD

Microstation



AUTOCAD AUTOCAD

Interface Gráfica e Características PrincipaisInterface Gráfica e Características PrincipaisPoderosa ferramentapara desenho técnico 2D

e 3DSoftware CAD maisutilizado na EngenhariaCivil

Exportação de plantaspara os softwares deprojeto estrutural

Tela PrincipalTela Principal



InterfaceInterface GráficaGráfica – – SAP2000SAP2000Análise estrutural porelementos finitos

Tipos de análise: estática, dinâmica, time-history, espectral e não-linear


Modelos EstruturaisModelos Estruturais



Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – SAP2000SAP2000

Análise estática

Análise dinâmica → frequências naturais e modos de vibração, análiseespectral, análise sísmica, base de máquinas, cargas cíclicas senoidais egenéricas, time-history, impacto e ressonância

Análise não-linear → consideração de viscosidade, plasticidade uniaxial ou

biaxial, etc.Pontes → consideração automática do trem-tipo, linhas de influência e forçasde protensão

Cálculo e dimensionamento de concreto armado segundo o ACI-89

Biblioteca de elementos → elementos finitos de cascas espaciais, placas,chapas e membrana, sólidos tridimensionais, axissimétricos, estado plano detensão e deformação, etc.



InterfaceInterface GráficaGráfica – – ADINA ADINA

Message Window

Janela gráfica

Menu principal

Comand Window

Menu cascata Íconess

Análise estrutural porelementos finitos

Diversos tipos deanálise


Definição de Graus de LiberdadeDefinição de Graus de Liberdade



Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – ADINA ADINA

Análise linear estática e dinâmica, análise não-linear, análise de fluxo de

fluidos, etc.

Consideração de não-linearidade física e geométrica

Materiais estruturais → elásticos, plásticos (isotrópicos, ortotrópicos),

viscoelásticos, borracha, concretoDiagrama momento-curvatura

Mecânica da fratura

Vibração harmônica e randômica

Flambagem

Consideração de meios porosos


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InterfaceInterface GráficaGráfica – – ANSYS ANSYS


Análise de tensõesAnálise de tensões

Inserção de formas geométricasInserção de formas geométricas


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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – ANSYS ANSYS

Análise estrutural, térmica e eletromagnética por elementos finitos

Comportamento material → linear e não-linear

Geração automática de malha

Extenso conjunto de Solvers (processadores)

Ideal para análise estrutural de componentes industriais


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InterfaceInterface GráficaGráfica – – TQSTQS

Laje NervuradaLaje Nervurada

Deformações e Fissuração em LajeDeformações e Fissuração em Laje


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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – TQSTQS

Sistema integrado para projeto de estruturas de concreto armado

Dimensionamento, detalhamento e desenho de lajes (convencionais e

nervuradas), vigas, pilares, sapatas e blocos de fundação

Estabilidade global → P-∆

Editor gráfico genéricoIntegração de elementos e modelos estruturais

Laje e viga protendida

Grelha não-linear física

Pórtico não-linear geométrico

Armação de lajes com telas soldadas


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InterfaceInterface GráficaGráfica – – EBERICK EBERICK

Detalhamento de VigasDetalhamento de Vigas

Modelo de Grelha e Pórtico EspacialModelo de Grelha e Pórtico Espacial


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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – EBERICK EBERICK

Cálculo e detalhamento de edificações em concreto armado através de um

pórtico espacial

Cálculo de lajes, vigas, pilares, blocos sobre estacas e sapatas

Ferramenta CAD-2D própria

Visualização tridimensional dos elementosEstabilidade global → α e γz

Lajes → Processo de Marcus, Método da Ruptura ou Analogia de Grelha

Geração de pranchas para plotagem


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InterfaceInterface GráficaGráfica – – CYPECADCYPECAD


Envoltórias de VigasEnvoltórias de Vigas

Modelo em 3DModelo em 3D


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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – CYPECADCYPECAD

Dimensionamento, detalhamento e desenho de edifícios de concreto armado

Cálculo de lajes (maciças, cogumelo, pré-fabricadas, nervuradas, alveolares),

vigas, pilares, pilares-parede, blocos sobre estacas, sapatas, radiers

Pórtico espacial e elementos finitos de laje e pilares

Lajes e pilares-parede com geometria qualquer

Análise estrutural integrada e dimensionamento dos elementos automatizado

Geração automática de carregamentos de peso próprio, sobrecarga e vento

Estabilidade global → P-∆

Geração de quantitativos de material e memorial de cálculo


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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – SISTRUTSISTRUT

Cálculo e detalhamento de peças de concreto armado

Funcionamento integrado de módulos isolados, através da base de dados

Módulos básicos: pórticos planos; grelhas planas; treliças planas; lajes em

ruptura; vigas contínuas; pilares; fundação; armação para seções especiais

Módulos complementares: diagramas; deformadas e envoltórias dereticuladas, desenho e plotagem de lajes, vigas, pilares e fundação;

montagem, desenho e plotagem de fôrmas

Lajes nervuradas como grelhas com direção qualquer de nervurasOBS: Não tem versão Windows, roda somente em janela DOS.

A t ãApresentação ddo Edifí iEdifício E lE emplo


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Apresentação Apresentação dodo EdifícioEdifício ExemploExemplo

Local de Construção:Butantã – São Paulo – SP

Terreno plano em local coberto por obstáculos numeroso e pouco espaçados.

Agressividade do meio ambiente baixa.

Materiais Estruturais Utilizados:Concreto C25

Aço CA50

PropriedadesPropriedades dodo ConcretoConcreto


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Massa específica do concreto armado, para efeito decálculo, pode ser adotada como sendo de 2500 kg/m 3

Para efeito de análise estrutural, o coeficiente de dilataçãotérmica pode ser admitido como sendo igual a 10 -5 /ºC

Na ausência de dados experimentais sobre o módulo deelasticidade inicial do concreto utilizado, na idade de 28 dias,a NBR6118/78 permite estimá-lo por meio da equação

MPa f E ck c 352345,36600 =+=



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Para o cálculo das áreas de armadura necessárias é utilizadoo diagrama retangular simplificado da NBR6118/78, com adeformação última de compressão de concreto sendo igual a3,5‰



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O Coeficiente de Poisson adotado é 0,2

O agregado graúdo utilizado tem diâmetro máximo de

19 mm (brita 1) e o vibrador tem diâmetro máximo de30 mm

Serão seguidas as recomendações do projeto de revisão da NBR6118 para a escolha da espessura da camada decobrimento da armadura

CobrimentoCobrimento dede ArmaduraArmadura


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CobrimentoCobrimento dede Armadura Armadura

PropriedadesPropriedades dodo AçoAço


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PropriedadesPropriedades dodo Aço Aço

Assume-se para a massa específica do aço o valor de 7850kg/m 3

O coeficiente de dilatação térmica do aço vale 10-5

/ºC paraintervalos de temperatura entre -20 oC e 150ºC

Na falta de ensaios ou valores fornecidos pelo fabricante,admite-se o módulo de elasticidade do aço igual a 210 GPa(NBR6118/78)

Admite-se que a tensão de ruptura f stk do aço utilizado sejano mínimo igual a 1,10 f yk

PropriedadesPropriedades dodo AçoAço


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PropriedadesPropriedades dodo Aço Aço

Para o aço utilizado, o diagrama tensão-deformaçãoadotado é o mostrado na figura abaixo:

O coeficiente de conformação superficial η b é consideradoigual a 1,5.


30/35


31/35


Projeto ArquitetônicoProjeto Arquitetônico

ElevaçãoElevação FrontalFrontal ElevaçãoElevação LateralLateral

ô


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Projeto ArquitetônicoProjeto Arquitetônico

Corte ACorte A --AA Corte BCorte B --BB

3 0 0

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

2 7 5

1 7 5

2 7 5

2 0 0

PlantaPlanta dede Fôrmas InicialFôrmas Inicial


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P18

P13

P7

P1 P2

P19

P9 P10

P3 P4

P11

P16

P5 P6V1(19/55) V2(19/55)

V3(12/55)

V6(12/55)

V4(19-12/55) V5(12-19/55)

V7(12/55) V8(12/55)

V9(19-12/55) V10(12-19/55)

V11(12/55)

V12(19/55) V 1 4 ( 1 9 / 5 5 )

V 1 5 ( 1 9 / 5 5 )

V 1 6 ( 1 2 / 5 5 )

V 1 7 ( 1 2 / 5 5 )

V 1 8 ( 1 2 / 5 5 )

V 1 9 ( 1 0 / 4 0 )

V 2 0 ( 1 2 / 5 5 )

V 2 1 ( 1 2 / 5 5 )

V 2 3 ( 1 9 / 5 5 )

V 2 4 ( 1 9 / 5 5 )

(19/40) (40/19) (20/40) (20/40) (40/19) (19/40)

(19/40)

(20/40)

(20/40)(20/40)

(20/40)

(20/40) (20/40) (40/19) (19/40)

(19/40)

(40/19)(19/40)

(19/40)

(19/40)

(20/40)

V13(19/55)VE(19/55)

V 2 2 ( 1 2 / 5 5 )

357,0

373,0

468,0 357,0 468,0 551,0

Y

X

280,0 271,0

157,0 200,0

138,0

280,0271,0

178,5 178,5

P17

P8'

P8

P20 P21 P22

P14 P15

P12

(20/40)

(20/40)P11'

(20/40)

470,0541,0 470,0 541,0

411,0

287,0

411,0

411

287

411

478,0541,0 478,0 541,0

155,0

236,0

318,5

442,5

245,0

442,5

551,0

266,0

288,5

442,5

245,0

435,0

318,5

166,0

100,0

236,0

288,5288,5

PlantaPlanta dede Fôrmas InicialFôrmas Inicial

Fôrma InicialFôrma Inicial dodo PavimentoPavimento --TipoTipo


34/35

PlantaPlanta dede FôrmasFôrmas FinalFinal


35/35


Planta de Fôrmas Final

P17 P18

P13

P7P8

P1 P2

P19 P20 P21 P22

P9 P10

P14 P15

P3 P4

P11

P16

P12

P5 P6V1(19/55) V2(19/55)

V3(12/55)

V6(12/55)

V4(19-12/55) V5(12-19/55)

V7(12/55) V8(12/55)

V9(19-12/55) V10(12-19/55)

V11(12/55)

V12(19/55) V 1 4 ( 1 9 / 5 5 )

V 1 5 ( 1 9 / 5 5 )

V 1

6 ( 1 2 / 5 5 )

V 1 7 ( 1 2 / 5 5 )

V 1 8 ( 1 2 / 5 5 )

V 1 9 ( 1 0 / 4 0 )

V 2 0 ( 1 2 / 5 5 )

V 2 1 ( 1 2 / 5 5 )

V 2 3 ( 1 9 / 5 5 )

V 2 4 ( 1 9 / 5 5 )

(19/65) (110/19) (20/40) (20/40) (110/19) (19/65)

(19/65)

(20/285)

(20/140)(20/140)

(20/160) (20/160)

(20/90) (20/90) (110/19) (19/65)

(19/65)

(110/19)(19/65)

(19/65)

(19/65)

(20/285)

L1h=10cm L2

h=10cm

L3

h=10cm

L5h=10cm L7

h=10cm

L6h=10cm

L8h=10cm

L9h=10cm

LE

L10h=10cm

L11h=10cm

V13(19/55)VE(19/55)

V 2 2 ( 1 2 / 5 5 )

L4h=10cm

506,0 513,0 357,0 513,0 506,0

386,0

312,0

386,0

506,0 505,0 373,0 505,0 506,0

386,0

312,0

386,0

565,0

565,0

353,5

551,0 468,0 357,0 468,0 551,0

353,5

Y

X

280,0 2 71,0

157,0 200,0

138,0

280,0271,0

147,0

178,5 178,5

216,0

176,0

116,0

276,0

565,0

565,0

338,5338,5

FôrmaFôrma Final doFinal do PavimentoPavimento --TipoTipo

introdução ao concreto armado

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