Dimensionamento Concreto Lajes

Dimensionamento Concreto Lajes

(Parte 1 de 3)

Universidade Federal da Paraíba – UFPB Departamento de Engenharia Civil

Estrutura de Concreto I

Enildo Tales

Parte I Enildo Tales

Estrutura de Concreto

“A razão da existência de estruturas e sua importância para a arquitetura”

De todos os elementos componentes que contribuem para a existência da forma material rígida, - “a estrutura é o principal”.

Sem a estrutura a forma material não pode ser preservada, e sem a preservação da forma, o organismo interno não pode funcionar.

Sem estrutura material não há, portanto, organismo animado ou inanimado.

Para a arquitetura há, naturalmente, muitos elementos que constituem uma construção, mas sua presença não é vital para a existência.

Uma construção pode existir sem pintura e sem aquecimento, porém não pode existir sem estrutura. A estrutura é uma necessidade de arquitetura: “Sem estrutura não existe arquitetura”.

Parte I

A necessidade da estrutura, contudo, tem sua única causa. A causa é um conflito de direções, ou mesmo vários desses conflitos, que devem ser resolvidos de modo a gerar espaço para o viver e o trabalhar humano.

Esses conflitos direcionais têm algo em comum: estão todos sujeitos a um fenômeno que, se não existisse tornaria supérfluos os sistemas estruturais essencialmente diferentes dos atualmente conhecidos. Esse fenômeno é a “força de gravidade”.

Um outro conflito de direções de tensão também se produz por cargas horizontais que atuam nas construções, ou seja, o “vento”.

Nesse caso, a direção das forças externas está em conflito com a expansão vertical do espaço interior da construção. De uma certa altura acima do solo esse conflito direcional pode torna-se tão crítico que suas consequências estruturais ultrapassam longe as causadas pela gravidade, tornando a estabilidade lateral o ponto principal do projeto estrutural.

Parte I

são mantidas em controle

Através do projeto estrutural essas forças são impedidas de atingir uma concentração destrutiva e

Podem existir ainda conflitos produzidos por fenômenos, tais como: “expansão e contração térmica, envelhecimento do material e acomodação da fundação”. (dependendo da posição geográfica do país, pode-se levar em consideração, também o fenômeno sismos).

O projeto estrutural soluciona esses conflitos direcionais fazendo as forças mudarem sua direção, de modo que o espaço para o movimento humano permanece amplamente desobstruído.

O projeto estrutural não é, pois apenas um método de fazer as força mudarem de direção, mas também uma arte.

Através do projeto estrutural as cargas gravitacionais, as forças externas e as tensões internas são mantidas sob controle e canalizadas ao longo de trajetos previstos; a intensão é mantê-los num sistema de ação e reação interdepende que dê o equilíbrio a cada componente individual, assim como o sistema estrutural como um todo. Através do projeto estrutural essas forças são impedidas de atingir uma concentração destrutiva e são mantidas em controle.

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Através do projeto estrutural essas forças são impedidas de atingir uma concentração destrutiva e

O projeto estrutural é a estratégica, é o planejamento intelectual de um sistema dinâmico de como lutar com a multiplicidades de forças.

Na base dessa realização, a questão da extensão e dos conteúdos dos conhecimentos exigidos pelo arquiteto no projeto estrutural pode ser respondida precisamente. Desde que seja admitido que a essência do projeto estrutural é o desenvolvimento de um sistema de forma material que dirige as forças para certas direções e as conduzem ás fundações com o máximo de estética e eficiência material, e com o mínimo de obstrução do espaço interior.

Portanto, o processo de projetar um sistema estrutural compreende as seguintes fases:

Delineação da forma estrutural básica, dimensionamento global de seus componentes, introdução de rigidez lateral, comprovação dos possíveis efeitos de variações térmicas, assentos de fundações, condições de carga e envelhecimento e, finalmente, escolha do material da estrutura e do método construtivo.

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são alvenaria

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Definição de estrutura: (na construção civil)

É um conjunto de partes resistentes da construção que deve garantir a existência de uma segurança contra estado-limites, nas quais a construção deixa de cumpri as suas finalidades. Classificação de estrutura: (na construção civil)

•Estruturas dependente – Se confundem com as paredes que passam a ser estruturais;

•Estrutura independente – Neste caso a alvenaria entra apenas como elemento de vedação se apoiando essencialmente nas peças estruturais formadoras do “esqueleto de sustentação”.

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PEÇAS ESTRUTURAIS: São elementos ou partes resistentes de uma estrutura.

Para a idealização de uma estrutura é necessário conhecer o comportamento de cada uma das peças que vão compor a estrutura projetada. Para isso, torna-se conveniente classificá-las segundo o seu comportamento. Pois, para cada tipo de elemento estrutural existe método de cálculos que lhe é próprio.

Alguns Critérios Práticos de Lançamento de Vigas e Pilares (Livro Yopanan)

Denomina-se “lançamento de vigas e pilares” o procedimento de locar, sobre a arquitetura, as vigas e pilares resultantes da concepção estrutural adotada.

Não existe regras definitivas e precisa para o “lançamento” da estrutura. No máximo, é possível propor alguns critérios que sirvam de ponto de partida para a materialização dos componentes estruturais. Nem sempre a primeira solução proposta é a melhor. É recomendável que se tentem outras e, a partir de uma hierarquia de pré-requisitos, se possa escolher aquela que melhor os atenda.

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Recomenda-se que as tentativas sejam registradas no papel manteiga, que permite desenhar diretamente sobre a planta de arquitetura.

Quem estiver familiarizado com as ferramentas do desenho por computador poderá, em vez do papel manteiga, utilizar as ferramentas do programa específico.

Elas permitirão desenhar sobre o arquivo eletrônico da arquitetura todas as tentativas de

“lançamento”. O lançamento da estrutura pode ser iniciado por qualquer nível de arquitetura.

Entretanto, a experiência tem mostrado que começando pelo pavimento intermediário tem- se, melhor domínio dos reflexos sobre os pavimentos imediatamente abaixo e imediatamente acima.

No lançamento da estrutura, deve-se evitar a angústia de procurar a melhor solução. É bom lembrar o que já dito no início deste trabalho: a melhor solução não existe, e sim a solução ou as que atendem bem determinada hierarquia de pré-requisitos.

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Normalmente, a tendência de quem lança a estrutura é começar pela locação dos pilares. O inicio pela locação dos pilares pode provocar uma grande indefinição. Os pilares podem ser locados em qualquer número e, excetuando-se as aberturas, em qualquer posição. Como o caminho natural das forças passa antes pelas vigas e depois, através delas, chega ao pilares, é também natural que o lançamento da estrutura se dê a partir das vigas.

Para orientar as tentativas de lançamento, seguem-se alguns critérios objetivos de locação de vigas e de pilares:

Locação de Vigas

1 - As vigas devem ser locadas de forma que os panos de lajes resultem com dimensões da mesma ordem de grandeza. Panos de lajes de tamanhos muitos diferentes apresentam dois inconvenientes: em razão dos vãos diferentes, as lajes necessitam de espessuras diferentes. Isso tende a dificultar o processo construtivo.

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Se adota uma única espessura, a estrutura fica superdimensionada e antieconômica. O segundo inconveniente encontra-se no próprio comportamento das lajes, como mostra a figura abaixo;

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Como se pode observar, quando carregadas, a laje de vão menor tende, por influência da laje de vão maior, a ser submetida apenas a momentos fletores negativos, provocando na viga que a apoia uma reação de baixo para cima.

Nesta situação, a viga torna-se mais um elemento de ancoragem do que de apoio.

A eliminação da viga extrema, deixando a laje de menor vão em balaço, é mais eficiente, inclusive do ponto de vista construtivo, pois a sua eliminação facilita a execução das fôrmas e das armações;

2. Sempre que possível, as vigas devem ser locadas sob as alvenarias. Como a viga é mais rígida do que a laje, em virtude da sua maior espessura, as deformações que sofre são menores quando solicitada pela carga da alvenaria. Desta forma, evitam-se trincas indesejáveis, como mostra a figura.

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Quando não for possível atender a este critério, pode-se prescindir de uma nova viga se a alvenaria estiver distanciada do bordo da laje menos de ¼ do seu vão. Nesta posição, a laje é mais rígida e os efeitos das deformação podem ser desprezados;

3 - Sempre que possível, as vigas devem ser locadas sobre as alvenarias.

Com este procedimento, evita-se que as lajes se apoiem indevidamente nas alvenarias, introduzindo esforços não previsto no seu dimensionamento.

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Pela figura anterior, é possível ver que, com o uso da viga sobre a alvenaria, pode-se prever esse apoio já no cálculo, armando-se lajes contando com os esforços aí originados. Caso não seja possível lançá-las sobre a alvenaria, é recomendável que a viga seja executada depois de a laje ter sofrido as maiores deformações. Se a alvenaria estiver distanciada do bordo da laje de menos de ¼ do tamanho do vão da laje, pode-se prescindir de uma nova viga. Nesta posição, as deformações da laje são pequenas e o efeito de apoio é desprezível;

4- Sempre que o uso de uma viga interferir esteticamente no espaço onde ela se projeta, pode-se invertê-la, isto é, colocar a laje na face inferior da viga. A viga invertida apresenta o mesmo comportamento da viga normal, não necessitando de tratamento especial.

Locação de pilares

1- Em qualquer edificação, em princípio, é suficiente a colocação de apenas um pilar. Não é difícil imaginar que uma solução que contemple apenas um pilar torna a estrutura muito mais complexa e cara.

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O número de pilares para sustentação de um edifício deve ser dosado, de maneira que a estrutura seja de fácil execução e economicamente viável.

A quantidade de pilares em uma espaço pode afetar psicologicamente os seus usuários.

Estudos mostram que, em saguões de esperas de grandes espaços abertos, as pessoas tende a se agrupar próximas aos pilares e que sua escassez pode provocar até mal-estar. A opção por pilares deve ser muito bem avaliada e adotada quando embasada em critérios técnicos, econômicos e por não dizer, também psicológicos;

2- Em obras de médios e pequenos porte, inclusive edifícios altos, a experiência mostra que os espaçamentos econômicos entre os pilares situam-se entre 4 e 6 metros;

3- Os pilares devem ser locados de maneira que resultem em vigas com vão de mesma ordem de grandeza. Diferença de até 20% nos comprimentos dos vãos das vigas ainda são econômicas.

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aliviar o vão centra, conduzindo aos menores esforços

Sempre que possível, os pilares devem ser colocados de forma que se criem balanço que possam

Quando os vãos são muito diferentes, pode ocorrer o que mostra a figura ao lado.

Quando a viga é carregada, seu maior vão tende a fazer com que o menor seja submetido apenas a momentos negativos.

Desta forma, o pilar extremo de menor vão da viga comporta-se com a tração, como um tirante e não como um pilar convencional.

Em tal situação, é preferível a eliminação do pilar extremo, criando um balanço, tornando a execução mais simples e a estrutura mais econômica;

4- Sempre que possível, os pilares devem ser colocados de forma que se criem balanço que possam aliviar o vão centra, conduzindo aos menores esforços.

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A figura ao lado mostra as relações econômicas entre os balanços e o vãos centrais das vigas; quando carregadas por cargas uniforme.

5- Os pilares devem ser posicionados sem descontinuidade, da fundação à cobertura. Com isso, evita-se o uso de vigas de transição, que encarecem a estrutura;

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6- Sempre que possível, os pilares devem ser colocados nos encontros das vigas. Com este procedimento, evita-se que vigas apoiem-se sobre vigas. Cargas concentradas sobre as vigas tendem a aumentar a solicitação ao momento fletor, exigindo maiores dimensões e, portanto, tornando-as menos econômicas.

7- Sempre que possível, os pilares devem ser locados sobre o mesmo eixo, facilitando, desta forma, sua colocação em obra.

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Recomendações Gerais

1- Após o lançamento da estrutura, procede-se ao seu pré-dimensionamento, utilizando tabelas e gráficos, como os apresentados neste trabalho.

O pré-dimensionamento dos elementos estruturais é importante para se ter noção das dimensões e do seu relacionamento com os espaços arquitetônicos.

2- Sempre que possível, devemos evitar grandes variedade nas dimensões dos elementos estruturais, visando a uma maior facilidade na execução; três dimensões diferentes para as vigas e pilares é um número bem razoável.

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Parte I Gráfico para pré-dimensionamento dos elementos estruturais

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Parte I Gráfico para pré-dimensionamento dos elementos estruturais

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Parte I Gráfico para pré-dimensionamento dos elementos estruturais

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Através do projeto estrutural essas forças são impedidas de atingir uma concentração destrutiva e

Critérios de definição do sistema estrutural:

A maneira mais espontânea do engenheiro calculista chegar a uma concepção estrutural de uma estrutura de uma edificação é através da analise de cargas, tomando-se como base o próprio projeto arquitetônico.

•As cargas distribuídas em superfície (KN/m²) são absorvidas por estruturas terciárias que normalmente são compostas por “placas” ou “cascas” (lajes planas ou curvar); Obs:

•As estruturas secundaria recebem as cargas distribuídas em linha (KN/m) ou apenas as reações das estruturas terciárias. São compostas por barras horizontais (vigas);

•As estruturas primárias garantem a resistência global da edificação. São constituídas por peças que recebem cargas concentradas diretas (KN) ou provenientes das reações das estruturas secundária. Para absorverem as cargas de intensidades menores usam-se as barras verticais (pilares ou tirantes). Para as grandes cargas, usam-se as fundações (Blocos ou sapatas).

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