CONCEPÇÃO ESTRUTURAL E PRÉ-FORMAS
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIADepartamento de Estruturas e Construção Civil
ECC 1008 – Estruturas de Concreto
Gerson Moacyr Sisniegas Alva
Aulas 5-8
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURA
ETAPA PRELIMINAR
DADOS NECESSÁRIOS PARA DEFINIR O PRODUTO (ESTRUTURA)
Projeto Arquitetônico
⇒ Plantas dos pavimentos tipos/subsolo/cobertura/áticoNúmero de pavimentos. Pavimentos diferentesGaragens. Subsolos.Elevadores. Escadas. Reservatório.
⇒ Croquis do terreno. Restrições de vizinhançaEstruturas de contenção / Muros de arrimoPosição das fundações. Divisa
⇒ Local da edificação
Padrão da edificação
Variações de temperatura
Agressividade ambiental (durabilidade do concreto)
Ações do vento. Ações sísmicas.
Facilidade de acesso (materiais, equipamentos, concretagem)
⇒ Uso (finalidade) da edificação
Ações variáveis: sobrecargas mínimas (ambientes), vento, térmicas
Definição dos coeficientes de segurança (ações)
Deslocamentos limitesVibrações (academias, ginásios de esportes, laboratórios, pontes )
Empreendedor / Construtor
⇒ Prazos de obra
⇒ Custos e Desembolso
⇒Tecnologias de construção
⇒ Equipamentos disponíveis
ConstrutorCultura ConstrutivaLimitações da região
Início e duração da obra
Exemplos: Estrutura de aço ou estrutura de concreto (ou mista)Moldagem no local ou pré-fabricação
Exemplo: equipamentos de içamento para pré-fabricados
Geotecnia
⇒ Escolha do tipo de fundação e contenções
Previsão de recalques
Exemplo: fundação superficial ou fundação profunda
⇒ Parâmetros do solo necessários à análise e dimensionamento estruturalExemplos:
Tensão admissível do solo
Coeficientes de mola nas fundações (correlações com SPT)
DEFINIÇÃO DA SOLUÇÃO CONSTRUTIVA (PROJETISTA ESTRUTURAL)
Concepção do sistema estrutural
(As possibilidades são diversas: exige conhecimentos sobre as vantagens e aplicações dos diversos sistemas estruturais)
Exemplos:
Pórticos Rígidos: Contraventados em diagonais. Com nós deslocáveis.
Pórticos com ligações articulados. Pórticos com ligações semi-rígidas.
Treliças. Associação entre Pórtico e Treliças.
Sistema Convencional (laje-viga-pilar)
Sistema Lajes sem vigas (laje-pilar)
Análise comparativa das alternativas estruturais
Estrutura mista aço-concreto
Lajes com vigotas pré-moldadas e enchimento com blocos e CML
Exemplos:
Moldada no local ou Pré-Moldada (Pré-fabricada) ou combinaçãoConcreto Armado ou Concreto ProtendidoEstrutura de aço
Exemplos para sistemas estruturas de piso:
Laje maciça
Lajes nervuradas
Exemplos de alternativas usuais para pavimentos1) Convencional
2) Laje plana - pilar
3) Laje nervurada - pilar
Lajes moldadas no local
Lajes maciças apoiadas em vigas
Lajes maciças apoiadas em pilares
A alternativa (tipologia) construtiva afeta a escolha do modelo estrutural
Lajes nervuradas pré-moldadas
Lajes nervuradas com vigas-faixa
CONCEPÇÃO ESTRUTURAL E PRÉ-FORMAS
Lançamento da estrutura
Pré-dimensionamento dos elementos estruturais
Análise estrutural
Levantamento das ações atuantes
Ações verticais e horizontais
Definição preliminar das seções dos elementos
Posição dos elementos estruturais (pilares, vigas, lajes, etc)
Base principal: projeto arquitetônico
Deformações impostas
Análise estrutural (cont.)Obtenção dos esforços e deslocamentos
Verificação da estabilidade global
Dimensionamento dos elementos estruturais
Desenho das formas estruturais (pré-formas)
Eventuais correções / modificações da solução inicial
Montagem das combinações de acões (ELU e ELS)
Uso de recurso computacional na análise estrutural
Efeitos globais de segunda ordem
Geração de desenhos Compatibilização com demais projetos
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURA
PROJETO EXECUTIVO
PROJETO EXECUTIVO
Dimensionamento e detalhamento dos elementos estruturais
LajesVigasPilaresEstruturas de fundaçõesEstruturas complementares
Estados Limites ÚltimosEstados Limites de ServiçoDurabilidade
Revisões finais de projeto
Check List Controle de qualidadeProjetos não revisados podem ir incorretos para obra
Processamento da estrutura definitiva (carregamentos definitivos)
Projetos já compatibilizados
Suposições para a disciplina ECC 1008 – Estruturas de Concreto
ObjetivosAproveitar conhecimentos vistos na graduação
Agilizar o andamento da disciplina
• Solução construtiva conhecida
Sistema convencional de lajes apoiadas em vigasLajes maciças (sem nervuras)Estrutura de concreto armado
Elementos moldados no local
Concreto de resistência usual (20 a 50 MPa)
• Concepção estrutural a partir do projeto arquitetônico
O ESPAÇO ARQUITETÔNICO E A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL
Escolha da forma da estrutura : depende do projeto arquitetônico
Define demais projetos dos subsistemas restantes do edifício
Ático
Pavimento tipo
Pavimento térreo
Subsolo
Ático: Reservatório (Caixa d´água)Casa de máquinasDepósitos
Pavimento tipo:Mesma arquitetura
Pavimento térreo:RecepçãoSala de estarSalão de jogos, festas.
SubsoloGaragens
Projeto estrutural em harmonia com todos os projetos
Arquitetônico (funcionalidade)Instalações HidráulicasInstalações ElétricasAr-condicionadoDemais sistemas
Exemplos de incompatibilidades ou conflitos:
Estrutura em conflito com aberturas (paredes, portas)
Dutos de instalações em conflito com a estrutura
Pilares excessivamente próximos impedindo a ocupação de veículos nas garagens
Obs: aberturas em vigas devem ser verificadas no cálculo estrutural
Exemplos de conflitos Revista Téchne – junho de 2008
Compatibilização de projetos Coordenador de projetos
FLUXO DE AÇÕES E COMPORTAMENTO PRIMÁRIO DOS ELEMENTOS
Comportamento primário Lajes
Receber e transferir cargas p/ vigas
Vigas Predominância da flexão (M,V)
Transferir cargas verticais aos pilares Predominância da flexão (M,V)
Comportamento primário
Pilares Transferir esforços da superestrutura às fundações Predominância da flexo-compressão (N,M)
Comportamento primário
A transmissão de esforços (especialmente de momentos fletores) entre viga e pilar
PÓRTICOS
Aumento de rigidez do edifício frente às ações horizontais
DIRETRIZES BÁSICAS PARA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL
Observações iniciais:
Não existem normas
Possibilidade de várias soluções tecnicamente viáveis
Requer conhecimento técnico, criatividade (experiência)
Alterações na concepção inicial podem ser requeridas
Aproveitar facilidades das ferramentas computacionais
Pelo cálculo estruturalPor alterações posteriores na arquiteturaNa compatibilização de projetos
Para iniciantes diretrizes básicas que auxiliam as decisões
1) Posicionamento dos elementos estruturais em função do comportamento primário dos mesmos
DIRETRIZES BÁSICAS PARA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL
2) Transferência de cargas da forma mais direta possível
Evitar vigas apoiadas em outras vigasEvitar pilares apoiados em vigas
(vigas de transição)
Sempre que possível
Não deixar os elementos “soltos” ou sem apoio
Ações nos pavimentos lajesapoios
Vigasapoios
pilares
Cargas devem percorrer o menor caminho possível até as fundações
Viga de transição
esforços elevados
Viga de transição
Grandes dimensões de seção
Exigência da arquitetura (espaço livre, interferências)
Elevados esforços solicitantes
Custo elevado
Responsabilidade Colapso da viga de transição
Colapso global
3) Uniformidade dos elementos estruturais (seções, vãos)
Reduz custos com fôrmas
Aumenta velocidade de execução
Melhor aproveitamento das chapas de madeira
Exemplo: padronização das alturas das vigas
Aumento de produtividade no canteiro de obras
4) Orientação criteriosa das seções dos pilares (planta)
Rigidez frente às ações horizontais
Estabilidade global
Comportamento em serviço (ex:flechas horizontais)
PAPEL DOS PÓRTICOS FRENTE ÀS AÇÕES HORIZONTAIS
A arquitetura e a concepção estrutural
Alinhamento entre vigas e pilares para a formação de pórticos
Orientação criteriosa dos pilares
ARRANJO ESTRUTURAL EM PLANTA
P4
V4
P7
VENTO
P1
V3
V5
P8
V6
P9
CORTE: PÓRTICO 1
V1
V1
P2P1 P3
Pórtico 1V1
V2 P5
P2
P6
P3
V1
V1
V1
V1
Concepção de pilares de grande inércia em lugares estratégicos
Ex: caixas de escadas, de elevadores e pilares-parede
Núcleo de rigidez
Caixa de elevador
(Planta)
Caixa de escada
RECOMENDAÇÕES PRÁTICAS: EDIFÍCIOS DE CONCRETO ARMADO(Edifícios usuais)
1) Iniciar lançamento pelo pavimento tipo
2) Posicionar pilares preferencialmente:
Nos cantos da edificação
No encontro de vigas “importantes”
Embutidos em paredes Estética (se o projeto arquitetônico exigir)
Distantes entre 2,5m e 7,0m
3) Verificar se as posições dos pilares do pavimento tipo são aceitáveis ao térreo e ao subsolo (garagens)
4) Posicionar vigas preferencialmente:
Onde existam paredes de alvenariaObs: mais flexibilidade para paredes de gesso acartonado
Embutidas em paredes (estética)
Alinhadas com os pilares para a formação de pórticos
Vãos entre 2,5m à 7,0m
5) Limitar vãos das lajes
Para lajes “armadas em uma direção” Menor vão entre 2,0m à 5,0m
Para lajes “armadas em duas direções” Limitar vão até 7 m
associada também a limitação do pé-direito
EXERCÍCIO: Lançamento dos elementos estruturais – Pavimento tipo
S
SALA
DORM. DORM.
BAN.
COZINHAA.SERV.
2,00
x 1
,20
0,90
2,00 x 1,200,90
1,50 x 1,200,90
0,90 x 0,601,50
1,50 x 1,200,90
1,50
x 1
,20
0,90
0,900,80 x 1,00
9,70
2,70 2,40 1,20
3,75
5,354,20
3,70
1,40
1,40
4,35
3,70
1,35
3,05
1,45
Perspectiva: escada Caixa da escada
Lançar pilares na caixa de escada apoiar escada e reservatório
Solução inicial
Seguindo à risca as recomendações
Sugestões e críticas a esta solução
Concepção pode ser melhorada...
Solução proposta
Vigas sobre as paredes externas
Solução proposta
Viga de apoio das paredes:
Escada - corredor
Entre dormitórios
Para reduzir vão laje da sala
(opcional)
Solução proposta
Viga de apoio das paredes:Sala - escadaSala – cozinha - AS
Viga de apoio das paredes:Escada - dormitórioDormitório – banheiro
Solução proposta
Viga sobre parede corredor
Evitar 3 paredes apoiadas em uma só laje
Opção pelo não lançamento de viga entre cozinha e banheiro
Passagem de tubulações (?)
Solução proposta(final)
Observação:
Possibilidade de trazer os 2 pilares da escada para a parte mais externa da edificação
As possibilidades são diversas na concepção da estrutura
Muitas dúvidas sobre a concepção são comprovadas posteriormente pelo cálculo estrutural
Verificação dos estados limites
Dimensionamento das armaduras
Testar mais de uma solução e compará-las entre si
Importante para a aprendizagem e útil para a prática profissional
Tirar proveito das ferramentas computacionais
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