Comportamento e detalhamento de estruturas de edifícios em … · 2020. 11. 2. · Prescrição da NBR 15961-1: reduzir em 20% a resistência da alvenaria com argamassamento total

Comportamento e detalhamento

de estruturas de edifícios em

alvenaria

Eng. Dr. Joel Araújo do Nascimento Neto

Professor Associado do Departamento de Engenharia Civil e

do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil / UFRN

Sócio da PROGESCON – Projeto, Gestão e Consultoria em

Engenharia Ltda

Desenvolvimento da palestra:

Comportamento de edifícios para o caso de

carregamento vertical

Comportamento de edifícios para o caso de força

horizontal

Interação entre paredes de alvenaria e estruturas

de suporte

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Comportamento de edifícios para o

caso de carregamento vertical



Comportamento sob carregamento vertical

Modelo de cálculo: paredes isoladas

Eng. Joel Nascimento

- Distribuição interna na parede;

- Não há transmissão de carga

entre paredes.

4


- Distribuição interna na parede

- Há transmissão de carga entre

paredes

- Uniformização no pavimento

pode ser parcial ou total:

depende da extensão do grupo

- Uniformização ao longo da altura

do edifício

Modelo de cálculo: grupo de paredes com interação

5 Eng. Joel Nascimento


- Ocorrência de forças de

interação

- Ligação eficiente entre as

paredes

- Necessidade de verificação da

ligação

Modelo de cálculo: grupo de paredes com interação

6 Eng. Joel Nascimento

• Amarração entre paredes estruturais


Comportamento sob carregamento vertical Modelo de cálculo: grupo de paredes com interação

Amarração direta com os blocos: mais eficiente

Junta grampeada: eficiência ainda não comprovada,

necessidade de comprovação experimental

Influência direta no dimensionamento

7



Prescrições da NBR 15961-1

8

- Ganho na produtividade;

- Redução na eficiência de prisma: prescrita na NBR 15961-1;

- Avaliação bastante criteriosa: necessidade de reforço com graute

ou aumento na resistência do prisma.

Argamassamento total ou parcial das juntas horizontais



9

Previsão de redução na resistência

da alvenaria (NBR 15961-1. )

Preenchimento ou não

dos septos tranversais

Prescrição da NBR 15961-1: reduzir

em 20% a resistência da alvenaria

com argamassamento total


NBR 15961 Alvenaria Estrutural – Blocos de

Concreto. Parte 1: projeto

Execução da junta horizontal

10




- Condição de argamassamento total (na parede)

- Condição de argamassamento parcial (na parede)

11



- Prescrição da NBR 15961-1


12




Edifício com 12 pavimentos 13




14




- Regra básica:

15

Comportamento de edifícios para o

caso de força horizontal



• Modelos possíveis para a análise

- Paredes isoladas: razoável para edifícios baixos;

- Paredes acopladas por lintéis: imprescindível

para edifícios altos;

- Consideração de flanges é importante.

• Modelo de paredes acopladas:

- Esforços nos lintéis devem ser avaliados

criteriosamente: armaduras normalmente não são

equivalentes às de simples vergas;

Painéis de contraventamento


- Necessidade de estribos verticais;

- Algumas situações: possibilidade do lintel

ser executado em concreto armado.

Comportamento sob força horizontal

17

• Modelo alternativo

-Trechos de alvenaria (piers) acoplados

por elementos de elevadíssima rigidez;

- Seção única descontando-se as

aberturas;

- Não há necessidade de avaliar os

esforços no “lintel” de alta rigidez;

- Acréscimo substancial de rigidez para

os pier mais distantes do CG;

- Aplicação duvidosa para os edifícios

executados no Brasil.




18




Exemplo de lintéis em

edifícios residenciais no Brasil

19




Exemplo de lintéis em

edifícios residenciais no Brasil

20




Prescrição da NBR 15961-1: painéis de contraventamento

21

Impactos da consideração do vento



Edifício com 20 pavimentos

X

Y

22




Painéis de contraventamento acoplados por lintel

associado a abertura de porta

23

Painel de contraventamento isolado




Par 41 24

Par 32




25

- Dimensionamento à compressão simples:

- Dimensionamento à flexo-compressão:

Resultados com o modelo de painéis acoplados

por lintéis – Par32 no 1º Piso




26




por lintéis – Par41 (Trecho C) no 1º Piso




27




por lintéis – Par32 no 5º Piso




28




por lintéis – Par41 (Trecho C) no 5º Piso




29

-1º e 2º Pisos:

Par32 → detalhamento com f 20 mm


Dimensionamento para os vários pavimentos

-3º e 4º Pisos:

Par32 → detalhamento com f 16 mm e f 12,5 mm


-5º e 6º Pisos:


Par41 → detalhamento com f 12,5 mm e f 10 mm

- Até 9º Piso (edifício 12 pav): necessário armar à tração




30

Ensaios realizados na EESC-USP

1as fissuras visíveis: 49% Frup

3a

4a

5a

6a

2a

Fissuração na laje:

ocorrência de seção

composta




Edifício com 20 pavimentos 31




32

- Dimensionamento à flexão:

- Dimensionamento ao cisalhamento:


por lintéis – Par41 Lintel porta no 1º Piso

Consideração

de seção T




33

Esforços nos lintéis ao

longo da altura do edifício




34

Par41: detalhamento dos lintéis porta

Lintel ≠ Verga e/ou contraverga

PISO As,pos As,neg As,w

1o → 2o 2f12,5 2f16 + 1f12,5 f8/furo (2 ramos)

3o → 8o 2f16 + 2f12,5 4f16 f10/furo (2 ramos)

. . . .

. . . .

. . . .

17o → 18o 2f12,5 2f12,5 f8/furo (2 ramos)

19o → 20o 2f10 2f10 f8/furo (2 ramos)

Índices de consumo de materiais de alvenaria



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Aço Graute Aço esp.

(kg/m2) (m3/m2) (kg/m2) (cm)

1o 7,0 0,074 5,8 10

7o 3,5 0,058

16o 2,4 0,050

Média: 4,3 0,061

Alvenaria estrutural com 20 pavimentos

Laje TipoAlvenaria

PISOAço Graute Aço esp.

(kg/m2) (m3/m2) (kg/m2) (cm)

1o 3,0 0,036 5,2 10

5o 2,3 0,030

10o 1,9 0,023

Média: 2,4 0,030

Alvenaria estrutural com 12 pavimentos

Alvenaria Laje Tipo

PISO

Interação entre paredes de alvenaria

e estruturas de suporte em concreto

armado



Interação alvenaria x estrutura de suporte

• Efeitos na viga de transição

- Reduções consideráveis na intensidade do momento fletor;

- Surgimento de força de tração;

- Muito cuidado com cisalhamento.


• Efeitos na alvenaria

- Concentração de tensões de compressão

vertical;

- Surgimento de tensões de tração na base

das paredes e nos cantos das aberturas;

- Ocorrência de elevadas intensidades de

tensões de cisalhamento na junta horizontal:

avaliar necessidade de estribos horizontais.

37

Aspectos básicos sobre a interação


Eng. Joel Nascimento 38

Modelagem de um painel sem abertura

Efeitos na viga de transição




Modelagem de um painel sem abertura

Efeitos na alvenaria estrutural




Prescrições da NBR 15961-1




- Necessidade de modelar conjuntamente as paredes e a

estrutura de transição;

- Modelos em Elementos Finitos: custo computacional

elevado e de tratamento difícil dos resultados obtidos.

• Dificuldades para considerar a interação na prática de

projetos:

- Modelos simplificados: limitados aos casos de paredes

sem abertura ou abertura centrada sobre vigas biapoiadas;

Modelos de cálculo consistentes



Modelos de cálculo consistentes

Novo modelo para aplicação em projetos usuais

Modelo para o conjunto parede

de alvenaria e transição em

concreto armado

Vigas contínuas Aberturas

quaisquer




Aspecto

tridimensional do

comportamento




• Modelo consistente

- Características próprias

para as vinculações e os

materiais;

- Incorpora efeitos

importantes: aberturas das

paredes; vãos contínuos e

apoios das vigas;

Modelo desenvolvido na PROGESCON –

Projeto, Gestão e Consultoria em Engenharia Ltda

- Permite avaliar de forma segura e eficiente os esforços nas

vigas e as concentrações de tensão na alvenaria.

Edifício com

20 pavimentos



45

Aplicação em projeto de edifício



46

Aplicação em projeto de edifício

Modelo sem

interação

Modelo com

interação



47

Modelo com interação

Modelo sem interação Momentos fletores (tf.m)

Mmáx. = 136 tf.m

Aplicação em projeto de edifício - vigas



48

Modelo sem interação


Forças cortantes (tf)




49

Forças normais (tf)





50

Detalhamento final –

Modelo sem interação

5 f 20

6 f 16

f 6,3c/10

f 10c/10

f 8c/10

Peso = 205 kg




51


Detalhamento final –


4 f 16

4f 20

f 6,3c/12,5

f 5c/15

f 10c/20

4 f 12,5

Peso = 160 kg (D=-22%)



52

Aplicação em projeto de edifício - alvenarias

Concentração das

cargas verticais

próximo aos apoios e

redução no vão da viga



53


Tensões normais para o

carregamento vertical:

Tensões normais para a

combinação com o vento:

D=+87%

D=+25%



54


Tensões normais para o

carregamento vertical:

Tensões normais para a

combinação com o vento:

D=+100%

D=+48%



55

Transição para edifício com 20 pavimentos

Elemento Índice Unidade

Pilares 20,3 kg/m2

Vigas 51,8 kg/m2

Lajes 8,4 kg/m2

Total: 80,6 kg/m2

Concreto: 0,42 m3/m2

Formas: 3,5 m2/m2

Apav = 291,65 m2

Transição sem interação


Pilares 20,6 kg/m2

Vigas 30,2 kg/m2

Lajes 8,5 kg/m2

Total: 59,4 kg/m2


Formas: 3,0 m2/m2

Apav = 291,65 m2

Transição com interação



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Transição para edifício com 12 pavimentos


Pilares 8,8 kg/m2

Vigas 30,6 kg/m2

Lajes 8,2 kg/m2

Total: 47,6 kg/m2


Formas: 2,6 m2/m2

Apav = 537,12 m2

Transição sem interação


Pilares 8,1 kg/m2

Vigas 22,2 kg/m2

Lajes 8,1 kg/m2

Total: 38,5 kg/m2


Formas: 2,2 m2/m2

Apav = 537,12 m2

Transição com interação



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Dimensões das vigas → Definidas pelas

verificações da alvenaria estrutural

• Aspectos a serem avaliados no projeto ao se considerar a interação

alvenaria x estrutura de suporte

- Concentração de tensões normais verticais e de cisalhamento

horizontal na base das paredes;

- Tensões normais de tração: trecho intermediário de paredes

sem abertura, extremidades de aberturas de porta e abaixo das

contravergas;

- Forças de tração axial e cortante nas vigas;

- Muito importante considerar a ação do vento.

Potencial da alvenaria estrutural

EXCALIBUR HOTEL:

- 28 pavimentos;

- Las Vegas: região com

ocorrência de sismos;

- Blocos com espessura

de 30 cm no térreo;

- Concluído em 1989.


Agradeço à Bloco Brasil pelo convite e

ao público pela atenção dispensada!! 58

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