DIRETRIZES PARA O DIMENSIONAMENTO E DETALHAMENTO DE ...· DETALHAMENTO DE PILARES DE EDIFÍCIOS EM

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  • DIRETRIZES PARA O DIMENSIONAMENTO E

    DETALHAMENTO DE PILARES DE EDIFCIOS EM

    CONCRETO ARMADO

    FBIO AUGUSTO AUFIERI

    Dissertao apresentada Escola de Engenharia de

    So Carlos, da Universidade de So Paulo, como parte

    dos requisitos para obteno do Ttulo de Mestre em

    Engenharia de Estruturas.

    ORIENTADOR Jos Samuel Giongo

    So Carlos

    1997

  • I Class. . .... I ,..., A

    I fonho .. .. . I

    .I

    Ficha catalogrfica preparada pela Seo de Tratamento da Informao do Servio de Biblioteca- EESC-USP

    Aufieri, Fbio Augusto A918d Diretrizes para o dimensionamento e

    detalhamento de pilares de edifcios em concreto armado I Fbio Augusto Aufieri. -- So Carlos, 1997.

    Dissertao (Mestrado) -- Escola de Engenharia de So Carlos-Universidade de So Paulo, 1997.

    rea: Engenharia de Estruturas Orientador: Prof. Dr. Jos Samuel Giongo

    1. Pilares em concreto armado. 2. Estabilidade global. 3. Dimensionamento de pilares. 4. Detalhamento de pilares. I. Ttulo.

  • Aos meus pais, Luiz Ricardo e Ilona Sylvia,

    pelo apoio oferecido em toda a minha vida.

    Ricardo, Marcos e Silvia, meus queridos irmos.

  • AGRADECIMENTOS

    Ao professor Jos Samuel Giongo pela amizade e indicao dos caminho~. a serem

    seguidos neste trabalho.

    Ao meu anugo Francisco Totti Jnior, pela amizade e convivncia durante o

    desenvolvimento deste trabalho.

    Ao CNPq - Conselho Nacional de Pesquisa Cientfica e Tecnolgica, pela bolsa de

    estudos fornecida.

    Aos funcionrios do Departamento de Estruturas, pela presteza e dedicao

    demonstrados em todas as ocasies.

    Aos meus pais e irmos, minha eterna gratido.

  • SUMRIO

    LISTA DE FIGURAS

    LISTA DE TABELAS

    LISTA DE SMBOLOS

    LISTA DE SIGLAS

    RESUMO

    ABSTRACT

    CAPTULO 1: INTRODUO

    1. 1. Objetivo

    CAPTULO 2: ESCOLHA DA FORMA DA ESTRUTURA E PR

    DIMENSIONAMENTO DE PILARES

    2.1. Aspectos gerais

    2.2. Determinao da forma da estrutura

    2.3. Pr - dimensionamento de pilares

    2.3 .1. Pr - dimensionamento por reas de influncia

    2.3 .1.1. Determinao do coeficiente q>

    2.3.2. Pr- dimensionamento atravs das reaes das vigas

    CAPTULO 3: ESTABILIDADE GLOBAL

    3 .1. Sistermas estruturais de contraventamento

    3 .2. Sistemas estruturais contraventados

    3.3. Parmetro de instabilidade a

    3.3 .1. Obteno do valor de Eieq

    3.3.2. Valor de a11m

    3.4. Coeficiente Yz

    3. 5. Anlise de estruturas de ns mveis

    CAPTULO 4 AES NAS ESTRUTURAS

    4.1. Aes permanentes

    4.2. Aes variveis

    4.3. Aes excepcionais

    IV

    v

    X

    XI

    XII

    1

    2

    4

    4

    4

    5

    5

    9

    12

    13

    13

    16

    16

    17

    21

    22

    23

    25

    25

    27

    30

  • 4.4. Aes devidas ao vento 30

    4.4.1. Procedimentos para o clculo de foras devidas ao vento em edificaes 30

    4 .5. Combinaes de aes 3 7

    4.5.1. Combinaes ltimas 38

    4.5.2. Combinaes de utilizao 40

    CAPTULO 5: INSTABILIDADE DE PILARES 43

    5.1. Compresso axial 43

    5.2. Flexo composta 47

    5.3. Diagrama momento fletor - curvatura 50

    5. 4. Diagrama momento fletor - fora normal - curvatura 51

    5.5. Mtodo geral 54

    5.6. Mtodo do pilar padro com o mtodo geral 55

    5.7. Mtodo simplificado da NBR- 6118/78 57

    CAPTULO 6: EXCENTRICIDADES PARA O DIMENSIONAMENTO DE

    PILARES 60

    6.1. Excentricidade acidental 62

    6.2. Excentricidade de segunda ordem 63

    6.3. Excentricidade inicial 64

    6 .4. Excentricidade suplementar 65

    6.5. Situaes de projeto e de clculo para o dimensionamento de pilares 66

    6.5.1. Pilar interno curto ( .,; 40) 66

    6.5.2. Pilar interno medianamente esbelto ( 40,; oS 80) 67

    6.5.3. Pilar de extremidade curto 68

    6.5.4. Pilar de extremidade medianamente esbelto 68

    6.5 .5. Pilar de canto curto 69

    6.5.6. Pilar de canto medianamente esbelto 70

    CAPTULO 7: DETALHAMENTO DAS ARMADURAS DE PILARES 72

    7 .I. Ancoragem das barras 72

    7. I. I . Aderncia por adeso 72

    7.1.2. Aderncia por atrito 73

  • 7.1.3.Aderncia mecnica

    7.2. Comprimento de ancoragem

    7.3. Armadura transversal nas ancoragens das barras

    7.4. Emendas das barras

    7.4 .I. Emendas por traspasse

    7.4.2. Proporo de barras emendadas

    7.4.3. Comprimento de traspasse

    7.4.4. Armadura transversal nas emendas por traspasse

    7.5. Disposies construtivas de pilares

    7. 5 .1. Condies ambientais

    7.5.2. Cobrimento das armaduras

    7. 5. 3. Armadura longitudinal

    7.5.4. Armadura transversal

    CAPTULO 8: EXEMPLOS DE CLCULO

    8. I. Pilar P22

    8.2. Pilar Pl3

    CAPTULO 9: CONCLUSES

    CAPTULO lO: REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

    CAPTULO 11: BIBLIOGRAFIA

    APNDICE I

    73

    74

    81

    82

    82

    83

    84

    84

    85

    86

    87

    88

    90

    93

    105

    121

    127

    129

    131

    132

  • LISTA DE FIGURAS

    FIGURA 2.1 - reas de influncia 7

    FIGURA 2.2 - Substituio da flexo oblqua por uma flexo - compresso equivalente li

    [NBR6118/78]

    FIGURA 3 .I - Sistemas estruturais de contraventamento 14

    FIGURA 3.2 - Constante de mola de cada sistema estrutural de contraventamento 15

    FIGURA 3.3 - Parcela de absoro dos esforos horizontais para cada sistema de

    contraventamento

    FIGURA 3.4- Modelo proposto por Beck e Knig para avaliao da deformabilidade

    de um pilar

    FIGURA 3. 5 - Estabilidade global com anlise tridimensional

    FIGURA 3.6- Forma do pavimento tipo (exemplo)

    FIGURA 3. 7 - Associao das estruturas de contraventamento na direo x

    FIGURA 3. 8 - Associao das estruturas de contraventamento na direo y

    FIGURA 4.1 - Isopletas da velocidade bsica do vento V o [NBR- 6118]

    FIGURA 4.2- Fator topogrfico S1 [NBR- 6123/88]

    FIGURA 5.1 - Instabilidade na compresso centrada [FUSCO]

    FIGURA 5.2- Formas de equilbrio: regime elstico [FUSCO]

    FIGURA 5.3 -Formas de equilbrio regime anelstico [FUSCO]

    FIGURA 5.4- Flexo de barras esbeltas no regime elstico [FUSCO ]

    FIGURA 5.5 -Estabilidade na flexo- compresso [FUSCO ]

    FIGURA 5.6- Instabilidade na flexo composta: regime elstico [FUSCO]

    FIGURA 5. 7- Instabilidade na flexo composta: regime anelstico [FUSCO ]

    FIGURA 5.8- Curvatura na flexo simples

    FIGURA 5.9- Curvatura na flexo- compresso

    FIGURA 5.10- DiagramaM- N- 1/r

    FIGURA 5.11 -Mtodo geral

    FIGURA 5.12- Pilar padro

    FIGURA 5.13 -Mtodo do pilar padro com o mtodo geral

    FIGURA 5.14- Mtodo simplificado da NBR- 6118/78

    15

    16

    18

    19

    20

    20

    31

    32

    43

    46

    47

    47

    48

    49

    49

    50

    51

    53

    54

    56

    57

    58

  • FIGURA 6.1 - Forma de um pavimento tipo

    FIGURA 6.2 - Corte AA

    FIGURA 6.3 - Equilbrio das aes resultantes da excentricidade de forma

    FIGURA 6.4 - Imperfeies geomtricas localizadas

    FIGURA 6.5 - Esquema estrutural dos momentos iniciais devidos s ligaes

    li

    60

    60

    61

    62

    monolticas 64

    FIGURA 6.6- Efeito da superposio de pilares 65

    FIGURA 7.1 - Aderncia por adeso 73

    FIGURA 7.2- Aderncia por atrito 73

    FIGURA 7.3- Aderncia mecnica 73

    FIGURA 7.4- Comprimento de ancoragem 74

    FIGURA 7.5 -Equilbrio de um elemento de bloco de concreto armado 74

    FIGURA 7.6- Zonas de boa e m aderncia 77

    FIGURA 7.7- Armadura transversal soldada 78

    FIGURA 7.8 -Confinamento do concreto devido ao cobrimento 79

    FIGURA 7.9- Confinamento provocado pela presena da armadura transversal 80

    FIGURA 7 .I O - Equilbrio concreto x ao no processo de ancoragem 81

    FIGURA 7.11 - Emendas por traspasse 83

    FIGURA 7.12 - Proporo de barras emendadas 83

    FIGURA 7.13 - Emenda de barras comprimidas 85

    FIGURA 7.14- Flambagem local das barras longitudinais 90

    FIGURA 7. 15 - Armadura transversal 91

    FIGURA 7. 16 - Estribos curvilneos 91

    FIGURA 8.1 -Planta baixa do sub solo 94

    FIGURA 8.2 -Planta baixa do pavimento trreo 95

    FIGURA 8.3- Planta baixa do play- ground 96

    FIGURA 8.4- Planta baixa do pavimento- tipo 97

    FIGURA 8. 5 - Planta baixa da casa de mquinas 98

    FIGURA 8.6- Planta baixa dos reservatrios 99

    FIGURA 8. 7- Forma do pavimento trreo 100

    FIGURA 8.8- Forma do play- ground (1 pav. ) I OI

  • FIGURA 8.9- Forma do pavimento de transio ( 2 pav.)

    FIGURA 8.10- Forma do pavimento tipo ( 3 pav. ao 17 pav.)

    FIGURA 8.11 -Forma da cobertura ( 18 pav.)

    FIGURA 8.12- Esquema da prumada do pilar P22

    FIGURA 8.13 - Situaes de clculo no trecho A

    FIGURA 8.14 - Seo transversal do pilar P22 no trecho A

    FIGURA 8.15 - Situaes de clculo no trecho H.

    FIGURA 8.16 - Seo transversal do pilar P22 no trecho H.

    FIGURA 8.17 - Situaes de clculo no trecho

    FIGURA 8.18 - Seo transversal do pilar P22, no trecho C

    FIGURA 8.19- Situaes de clculo no trecho D

    FIGURA 8.20 - Seo transversal do Pilar P22 no trecho D

    FIGURA 8.21 -Situaes de clculo no trecho D

    FIGURA 8.22- Detalhamento da prumada do pilar P22

    FIGURA 8.23 -Esquema da prumada do pilar P!3

    FIGURA 8.24- Seo transversal do pilar P13 no trecho A

    FIGURA 8.25 - Seo transversal