Comportamento e detalhamento de estruturas de edifícios em … · 2020. 11. 2. · Prescrição da...
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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
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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
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Comportamento de edifícios para o
caso de carregamento vertical
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
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Comportamento sob carregamento vertical
Modelo de cálculo: paredes isoladas
Eng. Joel Nascimento
- Distribuição interna na parede;
- Não há transmissão de carga
entre paredes.
4
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Comportamento sob carregamento vertical
- 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
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Comportamento sob carregamento vertical
- 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
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• Amarração entre paredes estruturais
Eng. Joel Nascimento
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
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Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob carregamento vertical
Prescrições da NBR 15961-1
8
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- 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
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob carregamento vertical
9
Previsão de redução na resistência
da alvenaria (NBR 15961-1. )
Preenchimento ou não
dos septos tranversais
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Prescrição da NBR 15961-1: reduzir
em 20% a resistência da alvenaria
com argamassamento total
Eng. Joel Nascimento
NBR 15961 Alvenaria Estrutural – Blocos de
Concreto. Parte 1: projeto
Execução da junta horizontal
10
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Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob carregamento vertical
Argamassamento total ou parcial das juntas horizontais
- Condição de argamassamento total (na parede)
- Condição de argamassamento parcial (na parede)
11
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Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob carregamento vertical
- Prescrição da NBR 15961-1
Argamassamento total ou parcial das juntas horizontais
12
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Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob carregamento vertical
Argamassamento total ou parcial das juntas horizontais
Edifício com 12 pavimentos 13
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Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob carregamento vertical
Argamassamento total ou parcial das juntas horizontais
14
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Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob carregamento vertical
Argamassamento total ou parcial das juntas horizontais
- Regra básica:
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Comportamento de edifícios para o
caso de força horizontal
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
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• 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
Eng. Joel Nascimento
- Necessidade de estribos verticais;
- Algumas situações: possibilidade do lintel
ser executado em concreto armado.
Comportamento sob força horizontal
17
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• 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.
Painéis de contraventamento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
18
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Painéis de contraventamento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
Exemplo de lintéis em
edifícios residenciais no Brasil
19
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Painéis de contraventamento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
Exemplo de lintéis em
edifícios residenciais no Brasil
20
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Painéis de contraventamento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
Prescrição da NBR 15961-1: painéis de contraventamento
21
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
Edifício com 20 pavimentos
X
Y
22
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
Painéis de contraventamento acoplados por lintel
associado a abertura de porta
23
Painel de contraventamento isolado
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
Par 41 24
Par 32
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
25
- Dimensionamento à compressão simples:
- Dimensionamento à flexo-compressão:
Resultados com o modelo de painéis acoplados
por lintéis – Par32 no 1º Piso
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
26
- Dimensionamento à compressão simples:
- Dimensionamento à flexo-compressão:
Resultados com o modelo de painéis acoplados
por lintéis – Par41 (Trecho C) no 1º Piso
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
27
- Dimensionamento à compressão simples:
- Dimensionamento à flexo-compressão:
Resultados com o modelo de painéis acoplados
por lintéis – Par32 no 5º Piso
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
28
- Dimensionamento à compressão simples:
- Dimensionamento à flexo-compressão:
Resultados com o modelo de painéis acoplados
por lintéis – Par41 (Trecho C) no 5º Piso
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
29
-1º e 2º Pisos:
Par32 → detalhamento com f 20 mm
Par41 → 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
Par41 → detalhamento com f 16 mm
-5º e 6º Pisos:
Par32 → detalhamento com f 10 mm
Par41 → detalhamento com f 12,5 mm e f 10 mm
- Até 9º Piso (edifício 12 pav): necessário armar à tração
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
30
Ensaios realizados na EESC-USP
1as fissuras visíveis: 49% Frup
3a
4a
5a
6a
2a
Fissuração na laje:
ocorrência de seção
composta
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
Edifício com 20 pavimentos 31
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
32
- Dimensionamento à flexão:
- Dimensionamento ao cisalhamento:
Resultados com o modelo de painéis acoplados
por lintéis – Par41 Lintel porta no 1º Piso
Consideração
de seção T
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
33
Esforços nos lintéis ao
longo da altura do edifício
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Impactos da consideração do vento
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
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)
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Índices de consumo de materiais de alvenaria
Eng. Joel Nascimento
Comportamento sob força horizontal
35
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
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Interação entre paredes de alvenaria
e estruturas de suporte em concreto
armado
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
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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.
Eng. Joel Nascimento
• 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
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Interação alvenaria x estrutura de suporte
Eng. Joel Nascimento 38
Modelagem de um painel sem abertura
Efeitos na viga de transição
Aspectos básicos sobre a interação
![Page 39: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/39.jpg)
Interação alvenaria x estrutura de suporte
Eng. Joel Nascimento 39
Modelagem de um painel sem abertura
Efeitos na alvenaria estrutural
Aspectos básicos sobre a interação
![Page 40: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/40.jpg)
Interação alvenaria x estrutura de suporte
Eng. Joel Nascimento 40
Prescrições da NBR 15961-1
Aspectos básicos sobre a interação
![Page 41: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/41.jpg)
Interação alvenaria x estrutura de suporte
Eng. Joel Nascimento 41
- 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
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Interação alvenaria x estrutura de suporte
Eng. Joel Nascimento 42
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
![Page 43: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/43.jpg)
Interação alvenaria x estrutura de suporte
Eng. Joel Nascimento 43
Novo modelo para aplicação em projetos usuais
Aspecto
tridimensional do
comportamento
![Page 44: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/44.jpg)
Interação alvenaria x estrutura de suporte
Eng. Joel Nascimento 44
Novo modelo para aplicação em projetos usuais
• 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.
![Page 45: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/45.jpg)
Edifício com
20 pavimentos
Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
45
Aplicação em projeto de edifício
![Page 46: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/46.jpg)
Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
46
Aplicação em projeto de edifício
Modelo sem
interação
Modelo com
interação
![Page 47: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/47.jpg)
Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
47
Modelo com interação
Modelo sem interação Momentos fletores (tf.m)
Mmáx. = 136 tf.m
Aplicação em projeto de edifício - vigas
![Page 48: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/48.jpg)
Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
48
Modelo sem interação
Modelo com interação
Forças cortantes (tf)
Aplicação em projeto de edifício - vigas
![Page 49: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/49.jpg)
Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
49
Forças normais (tf)
Modelo com interação
Aplicação em projeto de edifício - vigas
![Page 50: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/50.jpg)
Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
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
Aplicação em projeto de edifício - vigas
![Page 51: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/51.jpg)
Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
51
Aplicação em projeto de edifício - vigas
Detalhamento final –
Modelo com interação
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%)
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Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
52
Aplicação em projeto de edifício - alvenarias
Concentração das
cargas verticais
próximo aos apoios e
redução no vão da viga
![Page 53: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/53.jpg)
Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
53
Aplicação em projeto de edifício - alvenarias
Tensões normais para o
carregamento vertical:
Tensões normais para a
combinação com o vento:
D=+87%
D=+25%
![Page 54: 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](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062312/6116d7e7c14c875d2f1a4ca8/html5/thumbnails/54.jpg)
Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
54
Aplicação em projeto de edifício - alvenarias
Tensões normais para o
carregamento vertical:
Tensões normais para a
combinação com o vento:
D=+100%
D=+48%
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Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
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
Elemento Índice Unidade
Pilares 20,6 kg/m2
Vigas 30,2 kg/m2
Lajes 8,5 kg/m2
Total: 59,4 kg/m2
Concreto: 0,36 m3/m2
Formas: 3,0 m2/m2
Apav = 291,65 m2
Transição com interação
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Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
56
Transição para edifício com 12 pavimentos
Elemento Índice Unidade
Pilares 8,8 kg/m2
Vigas 30,6 kg/m2
Lajes 8,2 kg/m2
Total: 47,6 kg/m2
Concreto: 0,28 m3/m2
Formas: 2,6 m2/m2
Apav = 537,12 m2
Transição sem interação
Elemento Índice Unidade
Pilares 8,1 kg/m2
Vigas 22,2 kg/m2
Lajes 8,1 kg/m2
Total: 38,5 kg/m2
Concreto: 0,24 m3/m2
Formas: 2,2 m2/m2
Apav = 537,12 m2
Transição com interação
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Eng. Joel Nascimento
Interação alvenaria x estrutura de suporte
57
Aplicação em projeto de edifício - alvenarias
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.
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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.
Eng. Joel Nascimento
Agradeço à Bloco Brasil pelo convite e
ao público pela atenção dispensada!! 58