7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
1/60
Concepo estruturalEstabilidade das construes
Professores:Joo Carlos Rocha BrazNdia Forti
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
2/60
CONCEITO DE ESTRUTURA De maneira geral uma construo concebida para
atender a determinadas finalidades. A suaimplantao envolve a utilizao dos mais diversosmateriais, adequadamente dispostos econvenientemente solidarizados. Em particular, nos
edifcios correntes de vrios andares, podemosidentificar alguns exemplo: o concreto armado, asalvenarias de tijolos, as esquadrias metlicas e demadeira, os revestimentos, o telhado, etc.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
3/60
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
4/60
CONCEITO DE ESTRUTURAEstes materiais podem ser divididos em dois grupos:
partes resistentes e partes consideradas noresistentes.
1. O primeiro constitui o que chamamos de estruturada construo e o responsvel pela resistncia e
estabilidade da mesma. No exemplo considerado,integram este grupo as peas de concreto armado2. O segundo, constitudo, pelos elementos
responsveis pela forma e pelo aspecto da
construo. No exemplo considerado, integram estegrupo as alvenarias de tijolos, as esquadrias e osrevestimentos.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
5/60
DETALHES DE UMA CONSTRUO
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
6/60
CONCEITO DE ESTRUTURAO ELEMENTO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
ARMADO.A estrutura de um edifcio composta de elementos
passveis de serem agrupados em lotes comfunes semelhantes e bem definidas,
denominadas elementos estruturais.a) Elementos estruturais bsicos.So os elementos estruturais mais frequentes:
- laje macia elemento estrutural bidimensional,geralmente horizontal, que suporta diretamente ascargas verticais dos pisos, e solicitadopredominantemente flexo (placa)
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
7/60
CONCEITO DE ESTRUTURAObs: Outros tipos de lajes tambm so elementos
estruturais (mistas, nervuradas, cogumelos,protendidos, etc)- vigas elemento estrutural unidimensional(barras), geralmente horizontal, que d apoio s
lajes, s alvenarias de tijolos e, eventualmente, aoutras vigas, e solicitado predominantemente flexo
- pilar - elemento estrutural unidimensional (barras),geralmente vertical, que d apoio as vigas, e solicitado predominantemente compresso.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
8/60
CONCEITO DE ESTRUTURAAs solicitaes relacionadas
acima resultam do quechamamos de comportamentoprincipal ou comportamentoprimrio dos elementosestruturais.O exemplo mais simples deestrutura o denominado piso
elementar, composto de lajes,quatro vigas e quatro pilares.
PISO ELEMENTAR
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
9/60
EXEMPLO DE UMA ESTRUTURA
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
10/60
CONCEITO DE ESTRUTURAb) Elementos estruturais de fundao.
So elementos tridimensionais que transferem aosolo as cargas provenientes dos pilares,considerando as caractersticas mecnicasenvolvidas.
Obs: Os elementos estruturais de fundao so peasde concreto sujeitos a esforos provenientes dospilares, portanto no podem ser confundidos com o
que se diz Fundaes
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
11/60
CONCEITO DE ESTRUTURAAs fundaes se classificam em:
diretas ou rasas quando a transferncia de cargasacontece em pequenas profundidades. Neste caso,o elemento estrutural de fundao que distribui acarga do pilar para o solo chama-se sapata.
profundas em estacas ou tubules quando atransferncia se der a grandes profundidades.Neste caso, o elemento estrutural de fundao quetransfere a carga do pilar para as estacas ou
tubules chama-se bloco. Portanto, inicialmente, acarga do pilar transferida para o bloco, do blocopara as estacas e tubules e finalmente para o solode apoio da estrutura.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
12/60
ELEMENTOS DE FUNDAO
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
13/60
CONCEITO DE ESTRUTURAc) Elementos estruturais complementares.
So os elementos estruturais que completam aestrutura do edifcio e que, normalmente, soformados por uma combinao dos elementosestruturais bsicos.
Escadas; Reservatrios; Muro de arrimo; Marquises.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
14/60
CONCEPO ESTRUTURAL
INTRODUO
A concepo estrutural de um edifcio consiste no
estabelecimento de um arranjo adequado dos vrioselementos estruturais anteriormente definidos, demodo a assegurar que o mesmo possa atender sfinalidades para as quais ele foi projetado.
Estabelecer um arranjo estrutural adequado consisteem obedecer simultaneamente, sempre quepossvel, as aspectos de segurana, economia
(custo e durabilidade) e os definidos pelo projetoarquitetnico (esttica e funcionabilidade).
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
15/60
CONCEPO ESTRUTURAL
DIRETRIZES GERAISA concepo estrutural deve obedecer s seguintes
diretrizes gerais:1. Atender as condies estticas definidas no projeto
arquitetnico. Como, em geral, nos edifcioscorrentes, a estrutura revestida, as vigas e os
pilares devem ser embutidos nas alvenarias detijolos.2. O posicionamento dos elementos estruturais na
estrutura da construo pode ser feito com base no
comportamento primrio dos mesmos. Assim, aslajes sero posicionadas nos pisos doscompartimentos para transferir as cargas dosmesmos para as vigas de apoio.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
16/60
CONCEPO ESTRUTURAL
DIRETRIZES GERAISAs vigas sero utilizadaspara transferir as reaesdas lajes, juntamente como peso das alvenarias, paraos pilares de apoio (ou
eventualmente, outrasvigas), vencendo os vosentre os mesmos. Ospilares sero utilizados
para transferir as cargasdas vigas para asfundaes;
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
17/60
CONCEPO ESTRUTURAL
DIRETRIZES GERAIS
3. A transferncia de cargas deve ser a mais direta
possvel. Desta forma, deve-se evitar, na medida dopossvel, a utilizao de apoio vigas importantessobre outras vigas (chamadas de apoios indiretos),bem como, o apoio de pilares em vigas (chamadas
de vigas de transio)
V2 se apia na V5
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
18/60
CONCEPO ESTRUTURAL
DIRETRIZES GERAIS4. Os elementos estruturais devem ser os mais
uniformes possveis quanto geometria e quantoas solicitaes. Desta forma, as vigas devem, emprincpio, apresentar vos comparveis entre si;
5. As dimenses das estruturas em planta, devem ser,
em princpio, limitadas a cerca de 30m paraminimizar efeitos provenientes da variao detemperatura e retrao. Assim, para construo emplanta acima de 30 m devem ser previstas juntasestruturais ditas juntas de separao queminimizam estes efeitos, pela transformao daestrutura original em um conjunto de estruturasindependentes entre si;
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
19/60
CONCEPO ESTRUTURAL
DIRETRIZES GERAIS
6. A construo est sujeita a ao (por exemplo o
efeito do vento) que acarretam em solicitaes noplano vertical da estrutura. Para responder a estassolicitaes recomenda-se que os prticos planoortogonais entre si, apresentem resistncia e
rigidez adequadas. Portanto importante aorientao criteriosa das sees transversais dospilares. Tambm importante lembrar, anecessidade da estrutura dar garantia adequadapara a estabilidade global da construo o que conseguido atravs da imposio de rigidez mnimas sees transversais dos pilares.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
20/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento dos elementos estruturais
O projeto da estrutura de um edifcio inicia-se com a
pr fixao das dimenses dos seus elementosestruturais bsicos. Portanto:1. LAJES: so normalmente de frma retangular. Os
tipos usuais so: macias, cogumelo, nervurada,
alveolar e mista (aqui, includa as vigotas de lajespr-moldadas).
Neste curso sero efetuadas apenas as lajes
retangulares macias de espessura constante,apoiadas em todo o seu contorno sobre vigas euniformemente carregadas.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
21/60
Laje nervurada
Laje mista
Laje cogumelo
Laje alveolar
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
22/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de lajes
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
23/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de lajes
A NBR 6118/2003 Projeto de execuo de obras deconcreto armado, no especifica nenhum critriopara o pr-dimensionamento de lajes.
Usualmente utilizamos a premissa da NBR 6118/1978:
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
24/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de lajes
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
25/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de lajesEm princpio, recomenda-se espessuras h mltiplas de
1 cm (por exemplo, 7, 8, ..., etc).As lajes macias podem ser ainda normais ou
rebaixadas ( opo para forro falso)
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
26/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de lajesPode-se perfeitamente considerar paredes carregando
diretamente a laje, principalmente quando estasparedes so pequenas e leves (1/2 tijolo). Essaprobabilidade ocorre com compartimentospequenos.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
27/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de VigasVIGAS: so, normalmente, de seo transversal
retangular (bw
x h) e colocadas nas posies ondeexistem paredes (na realidade, dentro das paredesdevido a continuidade vertical das alvenarias).
Para efeito de projeto, as alvenarias (acabadas) so
consideradas com as seguintes dimenses:paredes de um tijolo 25 cm (paredes externas ealgumas internas, em geral, para acomodar pilares
carregados);parede de tijolo 15 cm (paredes internas ealgumas externas parapeitos)
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
28/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de Vigas
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
29/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de VigasPortanto, em situaes usuais, recomenda-se a largura
bw
= 20 cm para paredes de 1 tijolo e bw
= 12 cmpara paredes de tijolo.
Obs: Trabalharemos com largura de bw = 20 cm paraparedes de 1 tijolo, em virtude de hoje, a maioria
dos tijolos apresentarem suas maiores dimensesiguais a 20 cm.
A experincia mostra que a altura deve ser de
aproximadamente, 1/10 L, onde L o vo da vigabiapoiada (distncia entre eixos dos apoios normalmente constitudos pelos pilares).
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
30/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de VigasNas vigas contnuas de vos comparveis (relao
entre vos que no ultrapasse, cerca 1,5) pode-seadotar h como 1/12.5 L onde L agora o vomdio. Quando na viga contnua, os vos foremmuito diferentes entre si, convm adotar para cada
vo uma altura prpria, aliviando desta forma oefeito desfavorvel do vo grande sobre o voadjacente menor.
No caso de apoios indiretos, recomenda-se que a vigaapoiada tenha altura menor que a viga de apoio.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
31/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de VigasA altura h da seo transversal, deve ter, em princpio,
dimenso mltipla de 5 cm (25, 30,..., etc). Convmadotar hmin = 25 cm o que implica em vos maioresque 2,5 m.
Aconselha-se no ultrapassar o vo de 6,0 m face aos
valores usuais de p direito (2,5 a 2,7) que deixaum espao disponvel para a viga em torno de 60cm.
As vigas podem ser normais ou invertidas, conforme aposio da alma em relao laje.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
32/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de Vigas
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
33/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de PilaresPILARES: so
normalmente, de seoretangular e colocadosNos cruzamentos das
vigas para permitir apoiodireto das mesmas e noscantos da estrutura da
edificao.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
34/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de PilaresOs espaamentos dos pilares consistem nos vos das
vigas. Resulta que eles devem estar espaados,em geral, de 2,5 m a 6,0 m.
No posicionamento dos pilares, devemos compatibilizaros diversos pisos, procurando manter a
continuidade vertical dos mesmos at a fundao,evitando, o quanto possvel, a utilizao de vigas detransio.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
35/60
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
36/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de PilaresNos pilares de seo retangular, adota-se b h com
b 20 cm. Recomenda-se tambm, limitar h 5b.Para os pilares internos com paredes de tijolo,podem ser utilizadas tambm, sees compostaspor retngulos, cada um com b = 12 cm (25 cm h
60cm), em forma de L e T.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
37/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de PilaresPara efeito de pr-dimensionamento, a rea Ac = b.h
da seo transversal pode ser estimada calculando-se a rea de influncia total da seo considerada(A tot.). No caso de andares tipo, ela equivale rea de influncia de um andar multiplicada pelo
nmero de andares acima da seo considerada.Adotando-se a carga mdia por andar de 10 kN/m2
(1tf/m2), obtm-se a estimativa de carga total por:Ptot.(kN) = Atot. (m2) x 10 (kN/m2)
Com uma resistncia admissvel de 1kN/cm2, tem-seAc (cm2) = Ptot. (kN) / 1,0 (kN/cm2)
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
38/60
reas de influncia de pilares
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
39/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de PilaresA seo do pilar deve ser mantida constante ao longo
de um lance (entre pisos consecutivos) e pode
variar ao longo de sua altura total. Quando a seofor mantida constante, ao longo da altura total, elapode ser pr-dimensionada no ponto maiscarregado, adotando-se uma tenso admissvel em
torno de 1,3 kN/cm2. No outro caso podemos, porexemplo, variar a seo de 3 em 3 andaresefetuando o pr-dimensionamento no andar mdiocom tenso admissvel de 1 kN/cm2.
Em princpio, adotam-se para as dimenses do pilar,valores mltiplos de 5cm (20,25,30,...,etc)
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
40/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Pr-dimensionamento de PilaresAs sees dos pilares devem ser posicionadas para
resistir aos esforos horizontais (vento,temperatura, etc) e a garantir uma rigidez horizontaladequada, principalmente contra a instabilidadeglobal da construo. Particularmente, em edifcios
altos, recomenda-se a utilizao de alguns pilarescom a funo exclusiva de garantir a rigidezhorizontal da estrutura. Estes pilares so chamadosde pilares de contraventamento.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
41/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Esquema estruturalEsquema estrutural: o resultado grfico da concepo
estrutural imaginada. Faz parte deste esquema, aidentificao de todos os elementos estruturaisenvolvidos. Nessas condies:
1. As lajes so representadas pela letra L com ndice
numrico sequencial e ordenado para facilitar alocalizao individual;2. As vigas, analogamente, so representadas pela
letra V;3. Os pilares, analogamente, so representados pela
letra P
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
42/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Desenho de estruturaA representao grfica da estrutura feita por meio de
dois tipos de desenho: desenho de formas edesenho de armao. Cada um desses desenhos elaborado conforma as diretrizes especficas.
a) Desenho de frmas
Os desenhos de frmas definem completamente ascaractersticas geomtricas da estrutura. Asdiretrizes especficas para a eleborao destedesenho so:
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
43/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Desenho de estruturaI. Localizao da estrutura: a localizao consiste
na definio de eixos de referncia principais esecundrios, em relao as medidas prescritas noprojeto arquitetnico. Os eixos de localizao daestrutura so, em geral, eixos caractersticos da
construo e das divisas do terreno onde amesma ser implantada. Isto permitir que, prontaa estrutura, as vedaes e os acabamentos daconstruo possam ser implantados exatamente
nos locais previstos no projeto arquitetnico.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
44/60
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
45/60
FRMA DAS FUNDAES
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
46/60
FRMA DO PAVIMENTO TIPO
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
47/60
CONCEPO ESTRUTURAL
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
48/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Desenho de estruturaII. Definio dos elementos estruturais: com base no
esquema da estrutura so detalhados, em
projeo horizontal, os seus diversos elementosestruturais.III. Cortes caractersticos: na elaborao dos
desenhos de formas, importante deixar bem
definidas as posies relativas da lajes e vigas.Nestas condies, devero constar daquelesdesenhos cortes, capazes de elucidar qualquerdvida a respeito do citado posicionamento. Esses
cortes, portanto, mostram a existncia de lajesrebaixadas e vigas invertidas.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
49/60
CONCEPO ESTRUTURAL
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
50/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Desenho de estruturaIV. Dimenses: devero constar nos desenhos de
frmas todas as dimenses necessrias para a
localizao da estrutura e as dimenses relativasaos elementos estruturais como:
Distncia entre eixos de localizao e entre esses
e as divisas do terreno; Espessura das lajes; Dimenses das sees transversais das vigas;
Dimenses das sees transversais dos pilares.
CONCEPO ESTRUTURAL
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
51/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Desenho de armaob) Os desenhos de armao definem inteiramente as
armaduras a serem colocadas nos elementos
estruturais de concreto armado. As diretrizesespecficas para a elaborao destes desenhosso:
Identificao individual das barras da armadura; Definio de bitolas, formatos e comprimentos das
barras da armadura; Definio do posicionamento das barras nas
sees transversais dos elementos estruturais.Dever constar nos desenhos de amarrao, o clculodas quantidades de ao empregadas (em kg)
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
52/60
CONCEPO ESTRUTURAL
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
53/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Anlise estruturala) Consideraes Gerais:Dada a complexidade das construes estruturais, para
efeitos de clculos manuais, subdividimos a estruturaem partes suficientemente simples para que cada umadelas possa ser tratada separadamente a assimilada aum dos modelos estruturais estudados na teoria das
estruturas (prticos, grelhas, vigas, etc.)Essa simplificao de tratamento da estrutura denominada
de anlise estrutural.
Devemos ressaltar que o projetista da estrutura ter semprelimitaes quanto as simplificaes a serem adotadas,pois ele no poder ignorar o comportamento real damesma como um todo.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
54/60
CONCEPO ESTRUTURAL
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
55/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Anlise estruturalb) A estrutura de um edifcio , na realidade, um
prtico espacial enrijecido por placas em
diferentes nveis.Adotaremos algumas hipteses simplificadoras para
facilitar o tratamento numrico desta estrutura.I. Lajes so, em geral, ligadas monoliticamente s
vigas que as suportam. Entretanto, como setratam de elementos estruturais de categoriadistintas, com mtodos de clculos prprios, aconsiderao deste monolitismo impraticvel.Por meio de uma subdiviso virtual, separam-seas lajes das vigas, calculando-as como apoiadasou engastadas nas bordas.
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
56/60
CONCEPO ESTRUTURAL
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
57/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Anlise estruturalDevemos ressaltar que, na considerao das vigas,
ser retomada a ligao existente.
As vigas sero consideradas como apoio indeslocveisembora, na realidade, sejam flexveis. Aconsiderao dessa flexibilidade, nos processos
de clculo das lajes, levariam a umacomplexidade no justificvel para os casos deaplicao prticas.
CONCEPO ESTRUTURAL
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
58/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Anlise estruturalII. As Vigas so ligadas monoliticamente as pilares.
Entretanto, nos casos correntes, e para cargas
verticais, poderemos consider-las comoarticuladas nos pilares. Efetuando, assim, umaseparao virtual entre as vigas e pilares,
desprezando-se os efeitos de flexo nos pilares.Ainda neste caso, os pilares so consideradoscomo apoios indeslocveis para as vigas.
III. Pilares: para os casos correntes, devido s
hipteses anteriores, cada lance dos pilares, calculado como barras biarticuladas.
CONCEPO ESTRUTURAL
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
59/60
CONCEPO ESTRUTURAL
Sntese estruturalA adequao dos modelos estruturais primrios
adotados na etapa de anlise estrutural, dever
ser comprovada na etapa do processodenominada de sntese estrutural.
O dimensionamento correto dos elementos estruturais
deve levar em conta a envoltria dos esforossolicitantes obtidos nos vrios comportamentosconsiderados
7/28/2019 3_Concepcao_estrutural
60/60