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Ana-Paula-Ribeiro-Sarmet-Smiderle-e-Laura-Rebel-Moreira-Alves, Teses (TCC) de Estruturas e Materiais

Ana-Paula-Ribeiro-Sarmet-Smiderle-e-Laura-Rebel-Moreira-Alves

Tipologia: Teses (TCC)

2019

Compartilhado em 20/11/2019

caio-luconi
caio-luconi 🇧🇷

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DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE UM EDIFÍCIO MULTIFAMILIAR EM
CONCRETO ARMADO
ANA PAULA RIBEIRO SARMET MOREIRA SMIDERLE
LAURA REBEL MOREIRA ALVES
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO – UENF
CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ
FEVEREIRO – 2011
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DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE UM EDIFÍCIO MULTIFAMILIAR EM

CONCRETO ARMADO

ANA PAULA RIBEIRO SARMET MOREIRA SMIDERLE

LAURA REBEL MOREIRA ALVES

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO – UENF

CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ

FEVEREIRO – 2011

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DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE UM EDIFÍCIO MULTIFAMILIAR EM

CONCRETO ARMADO

ANA PAULA RIBEIRO SARMET MOREIRA SMIDERLE

LAURA REBEL MOREIRA ALVES

“Projeto Final em Engenharia Civil apresentado ao Laboratório de Engenharia Civil da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, como parte das exigências para obtenção do título de Engenheiro Civil”. Aprovada em 10 de Fevereiro de 2011. Comissão Examinadora:


Prof. Sergio Luis González Garcia (Orientador, D.Sc., Estruturas) - UENF


Engº José Renato de Freitas


Engº Marcos Vinicius Pereira Santana (M.Sc., Estruturas) - ESTÁCIO


Prof. Vânia José Karam (D.Sc., Estruturas) - UENF

vii

SUMÁRIO

RESUMO ............................................................................................................ x LISTA DE FIGURAS...........................................................................................xi

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RESUMO

O trabalho proposto consiste na elaboração do projeto estrutural de uma edificação de ocupação mista compreendendo um centro comercial e quinze unidades residenciais, sendo três apartamentos por andar. O edifício, em concreto armado, é composto de sete pavimentos com lajes maciças. Foi feita a análise estrutural no programa comercial EBERICK V6®^ e, paralelamente, foi desenvolvido o dimensionamento manual de alguns elementos estruturais, julgados críticos. Como resultado da realização deste projeto, foi apresentado um memorial descritivo, um memorial de cálculo e as plantas de detalhamento dos elementos estruturais: vigas, lajes, pilares e escada.

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Figura 2- Estrutura Tridimensional Gerada no Eberick ®

  • CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS, SÍMBOLOS, SINAIS E UNIDADES xiii
    • 1.1- Considerações iniciais
      1. 2 - Objetivos..................................................................................................
    • 1.3- Justificativas
    • 1.4- Metodologia
  • CAPÍTULO II – EDIFÍCIO MULTIFAMILIAR
    • 2.1- Definição..................................................................................................
    • 2.2- Composição.............................................................................................
    • 2.3- Considerações Iniciais de Projeto............................................................
    • 2.4- Lançamento da Estrutura
  • EBERICK V6® CAPÍTULO III – DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL – PROGRAMA
    • 3.1- Considerações Iniciais
    • 3.2- Configurações do Sistema
    • 3.3- Lançamento da Estrutura no Programa
      • 3.3.1- Lançamento dos Pilares....................................................................
      • 3.3.2- Lançamento das Vigas
      • 3.3.3- Lançamento das Lajes
      • 3.3.4- Lançamento das Cargas Lineares
      • 3.3.5- Lançamento da Escada
      • 3.3.6- Ajustes Finais no Pavimento
    • 3.4- Visualização do Pórtico 3D
    • 3.5- Etapa de Configurações
      • 3.5.1– Configurações de Análise
      • 3.5.2- Configurações de Materiais e Durabilidade.....................................
      • 3.5.3- Configurações de Dimensionamento
    • 3.6- Etapa de Análise....................................................................................
    • 3.7- Comportamento do Pavimento (Vigas)
    • 3.8- Etapa de Dimensionamento dos Elementos
    • 3.9- Dimensionamento ao Estado Limite Último (ELU)
    • 3.10- Conclusão do Projeto da Estrutura
    • 3.11- Escolha das Armaduras.......................................................................
    • 3.12- Etapa de Detalhamento das Armaduras
  • CAPÍTULO IV – DIMENSIONAMENTO MANUAL DE LAJES
    • 4.1- Considerações iniciais
    • 4.2– Pré-dimensionamento
    • 4.3- Classificação das Lajes
      • 4.3.1- Quanto à Forma de Trabalho
      • 4.3.2- Quanto às Condições de Contorno
    • 4.4- Procedimentos de Cálculo dos Momentos
      • 4.4.1- Determinação das Cargas...............................................................
      • 4.4.2- Cálculo dos Momentos Atuantes.....................................................
      • 4.4.3- Compatibilização dos Momentos
    • 4.5- Dimensionamento das Armaduras.........................................................
      • 4.5.1- Altura Efetiva
      • 4.5.2- Determinação do Domínio de Trabalho
      • 4.5.3- Cálculo das Armaduras viii
      • 4.5.4- Cálculo dos Espaçamentos
    • 4.6- Estados Limites de Serviço (ELS)
      • 4.6.1- Carregamento Quase Permanente
      • 4.6.2- Flecha Inicial
      • 4.6.3- Flecha Final.....................................................................................
      • 4.6.4- Flecha Admissível
    • 4.7- Verificação do Cisalhamento
    • 4.8- Verificação da Biela Comprimida
    • 4.9- Detalhamento da Armadura de Flexão
      • 4.9.1- Armadura Positiva
      • 4.9.2- Armadura Negativa
  • CAPÍTULO V – DIMENSIONAMENTO MANUAL DE VIGA
    • 5.1- Considerações Iniciais
    • 5.2- Pré-dimensionamento............................................................................
      • 5.2.1- Determinação das Cargas e Momentos Atuantes
      • 5.2.2- Cálculo dos Esforços Atuantes na Viga
    • 5.3- Dimensionamento da Armadura de Flexão
      • 5.3.1- Altura Útil.........................................................................................
      • 5.3.2- Domínio de Trabalho.......................................................................
      • 5.3.3- Cálculo da Armadura Longitudinal
      • 5.3.4- Área de Aço Mínima
      • 5.3.5- Área de Aço Mínima
      • 5.3.6- Área de Aço Efetiva
    • 5.4- Verificação do Estado Limite de Serviço (ELS)
    • 5.5- Dimensionamento de Armadura Transversal
      • 5.5.1- Espaçamento Longitudinal Mínimo e Máximo
    • 5.6- Detalhamento das Armaduras
      • 5.6.1- Comprimento de Ancoragem
  • CAPÍTULO VI – DIMENSIONAMENTO MANUAL DE PILAR
    • 6.1- Considerações iniciais
    • 6.2- Pré-dimensionamento............................................................................
    • 6.3- Determinação de Cargas sobre os Pilares
    • 6.4- Situações de Projeto de Pilares
      • 6.4.1- Classificação dos Pilares Quanto à Solicitação Inicial
    • 6.5- Índice de Esbeltez
    • 6.6- Cálculo do Momento de Engastamento Elástico
    • 6.7- Situações de Cálculo dos Pilares
      • 6.7.1- Pilar de Extremidade
      • 6.7.2- Pilar de Canto
    • 6.8- Esbeltez Limite
    • 6.9- Cálculo das Armaduras
      • 6.9.1- Armaduras longitudinais..................................................................
      • 6.9.2- Armaduras dos Estribos
    • 6.10- Detalhamento dos Pilares
  • CAPÍTULO VII – CONCLUSÕES
  • REFERÊNCIAS
  • ANEXOS
  • ANEXO I
  • ANEXO II
  • Figura 1- Planta Baixa da Escada. LISTA DE FIGURAS
  • Figura 3- Relação entre Vãos Teóricos.
  • Figura 4- Convenção para Condições de Apoio.
  • Figura 5- Momentos Fletores Negativos...........................................................
  • Figura 6- Esquema de uma Seção Transversal de Laje.
  • Figura 7- Classificação dos Pilares quanto às Solicitações Iniciais..................
  • Figura 8- Corte Esquemático com informações necessárias ao cálculo.
  • Figura 9- Esquema Estático para Cálculo de Pilares.
  • Figura 10- Esquema para Cálculo de pilar de extremidade..............................
  • Figura 11- Situação de projeto na seção extremidade.
  • Figura 12- Primeira situação de cálculo, em x..................................................
  • Figura 13- Segunda situação de cálculo, em y.................................................
  • Figura 14- Situação de projeto na seção intermediária.
  • Figura 15- Primeira situação de cálculo, em x..................................................
  • Figura 16- Segunda situação de cálculo, em y.................................................
  • Figura 17- Esquema para Cálculo de pilar de canto.
  • Figura 18- Situação de projeto na seção da extremidade
  • Figura 19 - Primeira situação de cálculo, em x.................................................
  • Figura 20- Segunda Situação de Cálculo, em y.
  • Figura 21 - Situação de projeto na seção intermediária
  • Figura 22 - Primeira Situação de Cálculo, em x.
  • Figura 23- Segunda Situação de Cálculo, em y.
  • Figura 24- Proteção contra Flambagem das Barras.........................................

xiii

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS, SÍMBOLOS, SINAIS E UNIDADES

– Ângulo de inclinação da armadura transversal c – Coeficiente de ponderação da resistência do concreto

  • peso específico do concreto – Índice de esbeltez – Taxa geométrica de armadura longitudinal de tração mín – Taxa geométrica mínima de armadura longitudinal de vigas e pilares – Diâmetro das barras da armadura  – Coeficiente de Poisson  – Coeficiente de fluência A – Área da seção cheia A c – Área da seção transversal de concreto A s – Área da seção transversal da armadura longitudinal de tração b – Largura b w – Largura da alma de uma viga c – Cobrimento da armadura em relação à face do elemento cm – centímetro cm^2 – centímetro quadrado d – Altura útil D – Rigidez à flexão da laje e – Excentricidade de cálculo oriunda dos esforços solicitantes M sd e N sd E – Módulo de elasticidade ( EI ) – Rigidez à flexão da viga f – Resistência h – Altura i – Raio de giração mínimo da seção bruta de concreto da peça analisada I – Momento de inércia kN – Quilonewton l – Comprimento m – Metro m^2 – Metro quadrado M – Momento fletor

xiv Meng – Momento de engastamento perfeito Msup – Momento de engastamento elástico superior Minf – Momento de engastamento elástico inferior Pa – Pascal MPa – Mega Pascal N d – Força normal de cálculo N sd – Força normal solicitante de cálculo NBR – Norma Brasileira rsup – coeficiente para cálculo de rigidez na parte superior do pilar rinf – coeficiente para cálculo de rigidez na parte inferior do pilar rvig coeficiente para calculo de rigidez em viga s – Espaçamento das barras da armadura t – Tempo x – Altura da linha neutra Vrd 1 – Força resistente de cálculo ao cisalhamento Vrd 2 – Força cortante resistente de cálculo relativa à biela comprimida Vrd 3 – Força resistente da viga à cortante Vsd – Força cisalhante solicitante de cálculo Vc– Força resistente do concreto à cortante Vsw– Parcela de força adsorvida pelo estribo

1.2- Objetivos

Este projeto tem por objetivo dimensionar uma edificação multifamiliar situada na Rua Caldas Viana nº 270/276, Flamboyant, no município de Campos dos Goytacazes. A edificação será em concreto armado, com sistema esqueleto, composta de sete pavimentos com lajes maciças.

1.3- Justificativas

Tendo em vista o crescimento populacional na cidade de Campos dos Goytacazes, cada vez mais existe a necessidade de verticalização das construções, com a finalidade de otimizar a ocupação das áreas urbanas. Outra motivação para a realização deste projeto é a oportunidade de pôr em prática os conhecimentos adquiridos durante o curso e aprender a lidar com uma ferramenta importante na área de cálculo estrutural, que é o programa EBERICK V6®.

1.4- Metodologia

Inicialmente, foi realizado o estudo do projeto arquitetônico para a definição da planta de forma que serviu de base para o pré-dimensionamento estrutural. Os elementos estruturais foram dimensionados no Estado Limite Último (ELU) e verificados no Estado Limite de Serviço (ELS). A análise e o dimensionamento estrutural foram realizados através do programa comercial EBERICK V ®

. Paralelamente, foram desenvolvidos a análise e o dimensionamento manual de alguns elementos estruturais, julgados críticos. No desenvolvimento do trabalho, além do programa anteriormente mencionado, foi utilizado um programa com plataforma CAD®^ para a confecção das plantas. São apresentadas as plantas de detalhamento da estrutura, bem como seu memorial de cálculo.

CAPÍTULO II – EDIFÍCIO MULTIFAMILIAR

2.1- Definição

No projeto do edifício localizado na Rua Caldas Viana nº 270/276, bairro Flamboyant, no município de Campos dos Goytacazes, foi dimensionado um edifício de sete (7) pavimentos em concreto armado, constituído por térreo, mezanino e cinco (5) pavimentos tipo, sendo um deles com área de lazer privativa. Vale ressaltar a assimetria da arquitetura em cada andar e, ainda, a existência de pé-direito duplo no pavimento térreo. As demais peculiaridades da obra podem ser observadas na planta de arquitetura contida no Anexo I.

2.2- Composição

O edifício de ocupação mista será composto pelos seguintes itens:  7 Pavimentos, sendo: 01 (um) pavimento de acesso (térreo) com portaria, 05 (cinco) lojas, 17 (dezessete) vagas de garagem, administração, lavabo e casa de bombas; 01 (um) pavimento mezanino com área de lazer, copa e sanitários; e 05 (cinco) pavimentos tipo com 03 (três) apartamentos cada, conforme projeto arquitetônico elaborado e cedido pela equipe da RG TEC Engenharia.  04 (quatro) lojas com área em torno de 22 m²; e 01 (uma) loja com área de 33,63 m².  05 (cinco) apartamentos com área de 84,43 m²; 05 (cinco) com área de 79,69 m²; e 05 (cinco) de 83,85 m², totalizando 15 (quinze) apartamentos, compostos de sala de estar/jantar, 03 (três) quartos, sendo (01) uma suíte, banheiro social, cozinha, área de serviço e sacada;  Escadas e elevador.

Tabela 2 - Correspondência entre Classe de Agressividade e Qualidade do Concreto, NBR-6118 (ABNT, 2003).  O cobrimento das armaduras foi de 25 mm para lajes e 30 mm para vigas e pilares, de acordo com a classe de agressividade ambiental, adotada como parâmetro de entrada na Tabela 3. Tabela 3 - Correspondência entre Classe de Agressividade e Cobrimento Nominal, NBR- 6118 (ABNT, 2003).

2.4- Lançamento da Estrutura

Com posse do projeto arquitetônico, foi realizado o lançamento estrutural do edifício, constituindo a primeira fase do projeto estrutural. É importante destacar sempre a inter-relação entre os projetos arquitetônicos e estruturais, definindo o posicionamento e as dimensões preliminares dos diversos elementos estruturais, sendo esta uma etapa preliminar no dimensionamento da estrutura.

CAPÍTULO III – DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL – PROGRAMA

EBERICK V 6

®

3.1- Considerações Iniciais

O Eberick é um sistema computacional em ambiente Windows para auxílio ao projeto de estruturas de edifícios de múltiplos pisos em concreto armado. A utilização de um programa de computador em situações reais de projeto de estruturas implica em muita responsabilidade e experiência por parte do usuário. Nenhum programa de computador, por mais sofisticado que seja, é capaz de substituir totalmente o trabalho, as considerações e o julgamento do engenheiro. Este programa e o computador não têm sensibilidade, sendo a responsabilidade pelo projeto correto da estrutura assumida pelo usuário, o qual deverá verificar todos os dados de entrada e os resultados apresentados pelo programa.

3.2- Configurações do Sistema

As configurações no Eberick®^ são organizadas conforme seu contexto e aplicação. Assim, a distribuição dessas configurações é feita em três grupos principais:  Configurações do desenho;  Configurações do projeto;  Configurações do sistema. O programa guarda, em um único arquivo de extensão “PRJ”, os arquivos de projeto e, neste arquivo, ficam armazenadas todas as informações relativas à geometria, vínculos e carregamentos da estrutura. Neste arquivo, existe o croqui, que é um ambiente gráfico no qual se aplicam os comandos básicos de CAD e também os comandos de lançamento dos elementos estruturais.