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ATUALIZAÇÃO EM SISTEMAS ESTRUTURAIS
AULAS 02
Prof. Felipe Brasil ViegasProf. Eduardo Giugliani http://www.feng.pucrs.br/professores/giugliani/?SUBDIRETORIO=giugliani
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AULA 02
CONCRETO ARMADO COMO ELEMENTO ESTRUTURALNorma NBR 6118/2003 ���� 2007
Comentários Gerais
ELEMENTOS ESTRUTURAIS ESPECIAISAbertura em Elementos de Concreto
2
2
AULA 03
ELEMENTOS ESTRUTURAIS ESPECIAISPunção em Lajes
Console CurtoDente Gerber
Viga de EquilíbrioViga Parede
Reservatórios
3
AULA 04
INSTABILIDADE GERAL DE EDIFÍCIOSFator Gama-Z e Fator Alfa
MODELAGEM DE PAVIMENTOSTipologias Básicas
INDICADORES GERAIS DE PROJETOCaracterísticas Gerais
3
4
AULA 05
ESTUDO DE CASORecuperação Estrutural
VISITA TÉCNICAElementos EstruturaisModelos Estruturais
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CONCRETO ARMADO COMO ELEMENTO ESTRUTURAL
A Nova Norma NB-1NBR 6118/2003 ���� 2007
CONCRETO ARMADO COMO ELEMENTO ESTRUTURAL
A Nova Norma NB-1NBR 6118/2003 ���� 2007
• + complexa • + completa• + integradora: CS, CA, CP • exige maior ferramental
para sua aplicação
4
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Impacto nas áreas de formação básicaImpacto nas áreas de formação básicaImpacto nas áreas de formação básicaImpacto nas áreas de formação básica
Materiais... durabilidade ...
macro clima x micro clima !!!
... classificação mais rigorosa ...classe de agressividade ambiental: CAA
fator a/cfck mínimo
cobrimento mínimo
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Impacto nas áreas de formação básicaImpacto nas áreas de formação básicaImpacto nas áreas de formação básicaImpacto nas áreas de formação básica
Técnicas ConstrutivasPlanejamento e Gerenciamento
Orçamento e Custos• dimensões mínimas
• adequação de materiais• maior consumo de concreto
5
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Impacto nas áreas de formação básicaImpacto nas áreas de formação básicaImpacto nas áreas de formação básicaImpacto nas áreas de formação básica
Estruturas de Concretoestruturas clássicasAsmin ���� variando com o fck
menor Aswmaior espessura > bw
estruturas especiais... console curto, viga parede, punção ... blocos ...
estabilidade globaldeterminação de solicitações nos pilares
> complexidade ... Fator a, ..., a, ..., a, ..., a, ..., Fator ggggz, ...
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais(1) Objetivos• Aplicada para CSimples + CArmado + CProtendido
2000 kg/m3 < NB/1 < 2800 kg/m3
• Não inclui sismo, impacto, explosão e fogo.• Vale também para
pré-moldados, pontes e viadutos, silos, ... complementados por NB’s específicas
(2) Simbologia• Tensões últimas ���� Esforços Resistentes Máximos
6
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais(3) Qualidade• Qualidade da Estrutura
• Capacidade Resistente: segurança à ruptura• Desempenho em Serviço: condições de Utilização• Durabilidade: resistência às influências ambientais
• Qualidade do Projeto
• Avaliação de Conformidade• Antes da Construção e Durante o projeto
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais(4) Durabilidade
Vida Útil: no todo ou em partesAgressividade do ambiente: no todo ou em partes
CLASSE AGRESSIVIDADE AMBIENTE RISCO
II FRACAFRACA RURALRURALSUBMERSASUBMERSA
INSIGNIFIINSIGNIFI--CANTECANTE
IIII MODERADAMODERADA URBANAURBANAMARINHAMARINHA
PEQUENOPEQUENO
IIIIII FORTEFORTE INDUSTRIALINDUSTRIALMARÉMARÉ
GRANDEGRANDE
IVIV MUITO FORTEMUITO FORTE ELEVADOELEVADO
7
12
13
8
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais(5) Critérios para Durabilidade
Agressividade – Qualidade do Concreto
CONCRETO TIPO AGRESSIVIDADE
I II III IV
a/c CACA =< 0,65=< 0,65 =< 0,60=< 0,60
em massa CPCP
Classe CACA >= C20>= C20 >= C25>= C25
concreto CPCP
15
9
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais(6) Critérios para Durabilidade
Agressividade – Cobrimento (+ tolerância de 10mm)
TIPO ELEMENTO AGRESSIVIDADE
I II III IV
CA LAJE 2020 2525
VIGA/PILAR 2525 3030 CobrimentosCobrimentos
CP TODOS 3030 3535 (mm)(mm)
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais(7) Propriedades
Concreto Simples: 2.400 kg/m3
Concreto Armado: 2.500 kg/m3
Resistência à Compressãofckj ���� fck (28dd)fck = fcm – 1,645.S
Resistência à Tração
fctk,inf fct,m fctk,sup0,7.fct,m 0,3.fck 2/3 1,3.fct,m
Desvio Padrão
S = [Σ(fci – fcm)2/(n -1)]1/2
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MÓDULO DE ELASTICIDADE LONGITUDINAL
CONCRETOEC = 5600 (fck)½
ECS = 0.85 . 5600 (fck)½
AÇOEs = 210000 MPa
E = s/es/es/es/e
11
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais(12) Resistências:
fatores de minoração
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais
(13) Limites: Dimensões e DeslocamentosDimensões MínimasVigas 12 cmVigas-Parede: 15 cmPilares 19 cm (19cm > b >= 12cm: varia coef. de majoração: 1,4x1,35 = 1,89!!!)
Lajes 5 cm coberturas sem balanço7 cm piso / cobertura com balanço10 cm estacionamento (<30KN)12 cm estacionamento (>30KN)16 cm lajes planas
12
22
Observação:Para casos de b menor do que 19 cm, a Norma exige que o coeficiente de majoração seja alterado de acordo com a tabela seguinte:
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais
(14) Limites: Dimensões e DeslocamentosDeslocamentos (flechas)
Classificados em GruposAceitabilidade Sensorial
Laje e Viga ���� L/250Efeitos Estruturais em Serviço
Lajes para coleta de águas pluviais, ...Efeitos em Elementos não Estruturais
Paredes ���� L/500 ≤ 10 mmEfeitos em Elementos Estruturais
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FLECHA ... concreto
instantânea
fo = β. M.L2/(E.J)
‘diferida’ ... infinita
fi = (1 + αf).fo
E...AçoMadeira
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais
(15) Instabilidade e Efeito de 2ª OrdemAnálise da Estrutura
���� nós fixos���� nós móveis
ProcessosAproximados
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais(17) Dimensionamento de
Elementos Lineares: Vigas e PilaresVIGAS Mdmin = 0,8 Wo.fctk,sup
Taxa mínima de armadura de flexão
ESTRIBOS VIGASAswmin = 0,2 fct,m / fywk
PILARESAsmin = 0,4% AcAsmax = 8% Ac ... cuidado na ‘emenda’
Seção fckC20 C30 taxa =
retangular 0,15 0,173 Asmin/Ac
Ac = b.h
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Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais(18) Dimensionamento de Lajes
CA armadura passiva
Tipo de Armadura Taxa de Armadura (*)As negativa >= mínima
As positiva (1 direção) >= mínimaAs positiva (2 direções) 67% mínima
>= 20%As;As positiva secundária >=0,9cm2/m;
>=50%mínima
(*) considerar como mínima a As indicada para as VIGAS
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ARMADURA MÍNIMAS EM LAJES
29
ARMADURA MÍNIMAS DE FLEXÃO
16
30
Comentários GeraisComentários GeraisComentários GeraisComentários Gerais(19) Elementos Especiais
• Vigas-Paredebi-apoiada: L/h<2 ; contínuas: L/h<3
• Consolos e Dentes Gerber• Sapatas• Blocos de Estacas
(20) Ações Dinâmicas
(21) Concreto Simples
(22) Interfaces do Projetoconstrução – utilização - manutenção
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ydS fA ⋅
bd
yd
bf
fL ⋅=
4
φ
ANCORAGEM DE ARMADURANBR 6118/2003
Itens: 9.4;18.3.2.4.1;18.3.3.3.1;22.2.4.2;22.3.2.4.3;22.3.2.4.4
...
O comprimento básico de ancoragem (Lb) reto de uma barra,necessário para ancorar a força
é dado por:
17
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min,, b
Sef
Scalc
bnecb LA
ALL ≥⋅⋅= α
bd
yd
bf
fL ⋅=
4
φ
⋅
⋅
≥
mm
L
L
b
b
100
10
3.0
min,φ
b
efS
calcS
bnec LA
ALLb ⋅≥⋅⋅= 3.0
,
,α calcSefS AA
,,33.3 ⋅⋅≤ α
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abril.2008
Prof. Eduardo Giugliani, PUCRS
20 21 22 23 24 25 28 30 35 40 50
Tipo mm cm2 kg/m
3,4 0,090 0,072 29 28 27 26 25 25 23 22 20 18 16
4,2 0,140 0,110 35 34 33 32 31 31 28 27 24 22 19
4,6 0,170 0,132 39 38 36 35 34 33 31 30 27 24 21
5,0 0,200 0,160 42 41 40 38 37 36 34 32 29 27 23
6,0 0,280 0,230 51 49 47 46 45 44 40 39 35 32 27
6,4 0,320 0,260 54 52 51 49 48 46 43 41 37 34 29
7,0 0,385 0,300 59 57 55 54 52 51 47 45 41 37 32
eta1 8,0 0,500 0,400 67 65 63 61 60 58 54 51 46 42 371,40 84 82 79 77 75 73 67 64 58 53 46
Tipo mm cm2 kg/m
6,3 0,315 0,250 28 27 26 25 24 24 22 21 19 17 15
8,0 0,500 0,400 35 34 33 32 31 30 28 27 24 22 19
10,0 0,800 0,630 44 42 41 40 39 38 35 33 30 28 24
12,5 1,250 1,000 55 53 51 50 48 47 44 42 38 34 30
16,0 2,000 1,600 70 68 66 64 62 60 56 53 48 44 38
20,0 3,150 2,500 87 85 82 80 77 75 70 67 60 55 47
22,5 4,000 3,150 98 95 92 90 87 85 79 75 68 62 53
25,0 5,000 4,000 109 106 103 100 97 94 87 83 75 69 59
eta1 32,0 8,000 6,300 140 135 131 127 124 121 112 107 96 88 762,25 44 42 41 40 39 38 35 33 30 28 24
Lb básico comprimento de ancoragem básido = Ø / 4 x fyd / fbd ( para barras comprimidadas/tracionadas)
Ø = diâmetro da armadura
fyd = resitência de cálculo do aço = fyk/1.15
fbd = resistência de aderência de cálculo entre o concreto e a armadura = η1.η2.η3.0,15.(fck)²/³
η = coeficientes para cálculo da tensão fbd: η1=coef. de conformação do aço; η2 = 1.0; η3 = 1.0 (ver item 9.3.2.1)
≥ 10 cm
Lb nec comprimento de ancoragem necessário = α x Lb x Ascal / Asef ≥ Lb min ≥ 10 Ø
α = 1.0 ancoragem reta, sem gancho ≥ 0.33 Lb
α = 0.7 ancoragem com gancho, com cobto no plano normal ao gancho ≥ 3Ø
α = 0.5 ancoragem com gancho e barra transversal (ver itens 9.4.2.2 e 9.4.2.5)
As cal = armadura calculada
As ef = armadura efetiva Obs: Para barras comprimidas (caso de pilares) não poderá ser
Lb min comprimento de ancoragem mínimo utilizado gancho, somente ancoragem reta.
Lb em Ø
COMPRIMENTO DE ANCORAGEM DE ACORDO COM A NBR 6118/2003Lb básico
fck (Mpa)
Lb em Ø
CA
60
Lb em cm
Lb em cm
CA
50
Aço Ø Area Peso
18
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35
ABERTURAS EM ELEMENTOS DE CONCRETO
Não devem apresentar diâmetro superior a 1/3 da largura da viga;A distância mínima do furo à face da viga deve ser de 5 cm
ou duas vezes o cobrimento da armadura especificado;No caso de vários furos, estes devem estar espaçados de, no mínimo,
5 cm ou o valor do diâmetro do furo, devendo manter pelo menosum estribo nesta região.
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1.Vigas
Dispensa de reforço de armadura, caso sejam observadas asseguintes condições:
- Furos posicionados na zona de tração do elemento e a umadistância mínima do apoio equivalente à duas vezes a alturada viga (2h);
- Dimensões máximas do furo de 12 cm ou h/3;
-Distância entre os furos, em mesmo vão, de no mínimo 2h.
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2. Lajes
Dispensa de reforço de armadura, sendo as lajes armadasem duas direções, e observadas as seguintes condições:- As dimensões da abertura devem corresponder a, no máximo, 1/10 do
vão menor da laje – ver Figura 2;-A distância mínima entre o bordo da laje e a face da abertura deve ser, nomínimo, de ¼ do vão na direção considerada – ver Figura 2;-A distância entre as faces de aberturas adjacentes deve ser maior que ½do menor vão da laje.
20
38
CanalizaçõesPara o caso de canalizações embutidas (NBR 6118/2003, item13.2.6), posicionadas ao longo do eixo longitudinal do elementode superfície, para o caso de Lajes, ou no interior de umelemento linear, para o caso de Vigas e Pilares, fica proibida suaocorrência nos seguintes casos:
- Canalizações sem isolamento quando destinadas à passagem de
fluidos com variação de temperatura superior à 15ºC em relação aoambiente, desde que não isoladas ou verificadas para esta finalidade;
- Canalizações destinadas a suportar pressões internas superiores a0,3 MPa;
- Canalizações embutidas em pilares de concreto, tanto imersas nomaterial ou em espaços vazios internos do elemento, sem a existênciade aberturas para drenagem.
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ABERTURAS EM VIGAS
Preferencialmente, quando possível, deve-se projetar aberturas em vigas permitindo a permanência das bielas de compressão devido à existência das forças cortantes, conforme ilustra a figura.Caso o comprimento seja maior que 60 cm recomenda-se considerar no dimensionamento.
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MODELO TIPICODEABORDOGEMPARA ODIMENSIONAMENTO DEABERTURAS EM VIGAS
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ABERTURAS EM VIGASDETALHE TÍPICO DE REFORÇO