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Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica PEF 3303 ESTRUTURAS DE CONCRETO I Professores Januário Pellegrino Neto Túlio Nogueira Bittencourt 2021 Moodle USP https://edisciplinas.usp.br/ LAJES Lajes Maciças Retangulares https://edisciplinas.usp.br/ 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento ResistenteTipos de Lajes INTRODUÇÃO • LAJES: • Elementos estruturais planos • Compõem os pisos dos pavimentos • Apoiam-se e transmitem cargas para as vigas 2 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento ResistenteTipos de Lajes INTRODUÇÃO Fonte: canal PLANARQ CAMPOS/ Ralph Dias 3 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento ResistenteTipos de Lajes TIPOS DE LAJES ➢ Laje lisa e laje cogumelo Fonte: canal PLANARQ CAMPOS/ Ralph Dias 4 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento ResistenteTipos de Lajes TIPOS DE LAJES ➢ Laje nervurada Fonte: canal PLANARQ CAMPOS/ Ralph Dias 5 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento ResistenteTipos de Lajes TIPOS DE LAJES ➢ Laje treliçada Fonte: canal PLANARQ CAMPOS/ Ralph Dias 6 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento ResistenteTipos de Lajes TIPOS DE LAJES ➢ Laje alveolar Fonte: canal PLANARQ CAMPOS/ Ralph Dias 7 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento ResistenteTipos de Lajes TIPOS DE LAJES ➢ Steel Deck Fonte: canal PLANARQ CAMPOS/ Ralph Dias 8 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento ResistenteTipos de Lajes TIPOS DE LAJES ➢ Lajes maciças Fonte: canal PLANARQ CAMPOS/ Ralph Dias • Mais utilizadas em edifícios! 9 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Tipos de Lajes Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento Resistente LAJES MACIÇAS RETANGULARES • Características: o São as mais utilizadas em edificações o Armaduras de aço envoltas por concreto o Formas de madeira para garantir a forma de paralelepípedo 10 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Tipos de Lajes Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento Resistente PLACAS Teoria estrutural: • Sólidos com uma dimensão muito menor que as demais (superfície plana) • Carregamento perpendicular ao plano (cargas verticais) • Esforços atuantes: Momento fletor e esforço cortante (flexão simples) • Solução analítica complexa • Análise computacional ou soluções tabeladas são mais convenientes 11 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Tipos de Lajes Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento Resistente VIGAS 12 Em um elemento 𝑑𝑥 de viga valem as seguintes equações: 𝑑𝑉 𝑑𝑥 = −𝑝 ; 𝑑𝑀 𝑑𝑥 = 𝑉 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 𝜃 (rotação) 𝑀 𝐸𝐼 = 1 𝑟 ≅ − 𝑑2𝑦 𝑑𝑥2 ou 𝑑3𝑦 𝑑𝑥3 = − 𝑉 𝐸𝐼 e 𝑑4𝑦 𝑑𝑥4 = 𝑝 𝐸𝐼 Da integração desta equação resultam os diagramas de força cortante (V) e momento fletor (M), rotação (𝜃) e flecha da viga (y). PLACAS Considere−se um elemento infinitesimal de laje: 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Tipos de Lajes Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento Resistente 13 PLACAS Considere−se um elemento infinitesimal de laje: Para lajes armadas em uma direção tem−se: m𝑥0 = −𝐷 𝜕2𝑤 𝜕𝑥2 ; m𝑦0 = −𝐷 𝜕2𝑤 𝜕𝑦2 onde D é a rigidez a flexão 𝐷 = 𝐸 ⋅ ℎ3 12 ⋅ (1 − 𝜈2) , sendo 𝜈 o coeficiente de Poisson. Para as lajes armadas em cruz (2 direções) tem−se: m𝑥 = 𝑚𝑥0 + 𝜈 ⋅ 𝑚𝑦0 = −𝐷 𝜕2𝑤 𝜕𝑥2 + 𝜈 𝜕2𝑤 𝜕𝑦2 m𝑦 = 𝑚𝑦0 + 𝜈 ⋅ 𝑚𝑥0 = −𝐷 𝜕2𝑤 𝜕𝑦2 + 𝜈 𝜕2𝑤 𝜕𝑥2 𝑒 𝑚𝑥𝑦 = 𝐷 1 − 𝜈 𝜕2𝑤 𝜕𝑥 ⋅ 𝜕𝑦 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Tipos de Lajes Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento Resistente 14 PLACASPara lajes armadas em uma direção tem−se: m𝑥0 = −𝐷 𝜕2𝑤 𝜕𝑥2 ; m𝑦0 = −𝐷 𝜕2𝑤 𝜕𝑦2 onde D é a rigidez a flexão 𝐷 = 𝐸 ⋅ ℎ3 12 ⋅ (1 − 𝜈2) , sendo 𝜈 o coeficiente de Poisson. Para as lajes armadas em cruz (2 direções) tem−se: m𝑥 = 𝑚𝑥0 + 𝜈 ⋅ 𝑚𝑦0 = −𝐷 𝜕2𝑤 𝜕𝑥2 + 𝜈 𝜕2𝑤 𝜕𝑦2 m𝑦 = 𝑚𝑦0 + 𝜈 ⋅ 𝑚𝑥0 = −𝐷 𝜕2𝑤 𝜕𝑦2 + 𝜈 𝜕2𝑤 𝜕𝑥2 𝑒 𝑚𝑥𝑦 = 𝐷 1 − 𝜈 𝜕2𝑤 𝜕𝑥 ⋅ 𝜕𝑦 Estudando−se o equilíbrio de um elemento infinitesimal, tem−se: [𝑉𝑦 + 𝜕𝑉𝑦 𝜕𝑦 𝑑𝑦] ⋅ 𝑑𝑥 [𝑉𝑥 + 𝜕𝑉𝑥 𝜕𝑥 𝑑𝑥] ⋅ 𝑑𝑦 [𝑚𝑦 + 𝜕𝑚𝑦 𝜕𝑦 𝑑𝑦] ⋅ 𝑑𝑥 [𝑚𝑦𝑥 + 𝜕𝑚𝑦𝑥 𝜕𝑦 𝑑𝑦] ⋅ 𝑑𝑥 [𝑚𝑥 + 𝜕𝑚𝑥 𝜕𝑥 𝑑𝑥] ⋅ 𝑑𝑦 [𝑚𝑦𝑥 + 𝜕𝑚𝑦𝑥 𝜕𝑥 𝑑𝑥] ⋅ 𝑑𝑦 𝜕𝑉𝑥 𝜕𝑥 + 𝜕𝑉𝑦 𝜕𝑦 + 𝑝 = 0 𝜕𝑚𝑥𝑦 𝜕𝑥 − 𝜕𝑚𝑦 𝜕𝑦 + 𝑉𝑦 = 0 − 𝜕𝑚𝑥𝑦 𝜕𝑦 + 𝜕𝑚𝑥 𝜕𝑥 − 𝑉𝑥 = 0 𝑜𝑢 𝜕2𝑚𝑥 𝜕𝑥2 − 2 𝜕2𝑚𝑥𝑦 𝜕𝑥 ⋅ 𝜕𝑦 + 𝜕2𝑚𝑦 𝜕𝑦2 = −𝑝 𝜕4𝑤 𝜕𝑥4 − 2 𝜕2𝑤 𝜕𝑥2 ⋅ 𝜕𝑦2 + 𝜕4𝑤 𝜕𝑦4 = 𝑝 𝐷 ∇4𝑤 = 𝑝 𝐷 − Equação das Placas 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Tipos de Lajes Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento Resistente COMPORTAMENTO RESISTENTE • Definições: • 𝑙𝑥: Menor vão (maior curvatura!!) • 𝑙𝑦: Maior vão • A relação entre os vãos da laje, bem como as condições de contorno, é que vão definir como o elemento irá se comportar estruturalmente 15 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Tipos de Lajes Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento Resistente LAJE ARMADA EM UMA DIREÇÃO • 𝑙𝑦 𝑙𝑥 ≥ 2 LAJE ARMADA EM DUAS DIREÇÕES • 𝑙𝑦 𝑙𝑥 < 2 16 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Tipos de Lajes Lajes Maciças Retangulares Placas Comportamento Resistente LAJE ARMADA EM UMA DIREÇÃO • 𝑙𝑦 𝑙𝑥 ≥ 2 LAJE ARMADA EM DUAS DIREÇÕES • 𝑙𝑦 𝑙𝑥 < 2 • Os esforços atuantes na direção do menor vão são os maiores. 17 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e GeotécnicaLajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES ARMADAS EM 1 DIREÇÃO • Esforços solicitantes: • Analisa-se uma faixa de largura unitária na direção do menor vão • Cálculo como uma viga (𝑏𝑤 = 100 𝑐𝑚) 18 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo ESFORÇOS SOLICITANTES • Lajes isoladas 19 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo • Lajes em balanço 𝑚𝑥 ′ = 𝑝𝑙𝑥 2 2 + 𝑃𝑙𝑥 𝑣 = 𝑝𝑙𝑥 + 𝑃 ESFORÇOS SOLICITANTES 20 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo • Lajes contínuas ESFORÇOS SOLICITANTES 21 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Taxa de armadura longitudinal positiva mínima • 𝐴𝑠𝑥𝑚í𝑛 = 𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ, onde 𝑏 = 100 𝑐𝑚 • Taxa de armadura longitudinal negativa mínima • 𝐴𝑠𝑥𝑚í𝑛 = 𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ, onde 𝑏 = 100 𝑐𝑚 • Armadura longitudinal secundária • 𝐴𝑠𝑦 ≥ ൞ 0,2 𝐴𝑠𝑥 0,9 𝑐𝑚2/𝑚 0,5𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ 22 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Cálculo da altura útil: • 𝑑𝑥 = ℎ − 𝑐 − 𝜙𝑥 2 ≅ ℎ − 𝑐 − 0,5 • 𝑑𝑦 = ℎ − 𝑐 − 𝜙𝑥 − 𝜙𝑦 2 ≅ ℎ − 𝑐 − 1,5 • Espessura das lajes: • ℎ ≥ 7𝑐𝑚, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑎𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑏𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑛ã𝑜 𝑒𝑚 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛ç𝑜 8 𝑐𝑚, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑎𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑠𝑜 𝑛ã𝑜 𝑒𝑚 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛ç𝑜 10 𝑐𝑚, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑎𝑗𝑒𝑠 𝑒𝑚 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛ç𝑜 12 𝑐𝑚, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑎𝑗𝑒𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑢𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑚 𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 23 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Cobrimento: • “Quando houver um controle adequado de qualidade e limites rígidos de tolerância da variabilidade das medidas durante a execução, pode ser adotado o valor 𝛥𝑐 = 5 mm, mas a exigência de controle rigoroso deve ser explicitada nos desenhos de projeto. Permite-se, então, a redução dos cobrimentos nominais prescritos na Tabela em 5 mm” 24 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Vão efetivo (teórico): • 𝑙 = 𝑙0 + 𝑏𝑤𝑖 2 + 𝑏𝑤𝑗 2 • Espaçamento entre barras: • Armadura principal: 8 𝑐𝑚 ≤ 𝑠 ≤ ቊ 20 𝑐𝑚 2ℎ • Armadura secundária: 𝑠 ≤ 33 𝑐𝑚 25 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Diâmetro das barras: • 4𝑚𝑚 ≤ 𝜙𝑥 ≤ ℎ 8 • Buscar, sempre que possível, utilizar a mesma bitola para a armadura principal e a secundária 26 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DETALHAMENTO DAS ARMADURAS • Armaduras positivas: • Estendidas de apoio a apoio • 𝑙 = 𝑙𝑥 + (ℎ − 2𝑐𝑙) + 𝑏𝑤𝑖 2 − 𝑐𝑣 + 𝑏𝑤𝑗 2 • Armaduras negativas: • 𝑎𝑖𝑗 ≥ ቐ 𝑙𝑥𝑖 4 , 𝑙𝑥𝑗 4 𝑙𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛ç𝑜 − 𝑐𝑙 • 𝑙 = 2[𝑎𝑖𝑗+(ℎ − 2𝑐𝑙)] 27 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DETALHAMENTO DAS ARMADURAS • Armadura de borda: • Controle da fissuração devido ao engastamento parcial das lajes nas vigas e momento volvente • 𝑙 = 25ϕ + 𝑏𝑤 2 − 𝑐𝑣 + 𝑙𝑥 5 + ℎ − 2𝑐𝑙 • 𝐴𝑠 = 𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ 28 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DETALHAMENTO DAS ARMADURAS • Armadura secundária positiva: • 𝑙 = 𝑙𝑦 − 2𝑐𝑙 + 2 ℎ − 2𝑐𝑙 + 2ℎ (sem viga) • 𝑙 = 𝑙𝑦 + 𝑏𝑤𝑖 2 − 𝑐𝑣 + 𝑏𝑤𝑗 2 − 𝑐𝑣 + 2 ℎ − 2𝑐𝑙 (com viga) • Armadura secundária negativa: • 𝑙 = 𝑙𝑦 + 𝑏𝑤𝑖 2 − 𝑐𝑣 + 𝑏𝑤𝑗 2 − 𝑐𝑣 29 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo fck =25 MPa CA50 𝑐𝑙= 1,5 cm 𝑐𝑣 =2,0 cm h = 10 cm (todas as lajes) g = 3,5 kN/m2 q = 2,0 kN/m2 vigas de bw = 12 cm Obs: admite-se que as cotas dadas se referem ao vão efetivo 30 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJE L1 • Momento na direção principal: • 𝑀𝑑 = 1,4. 𝑔+𝑞 .𝐿2 8 = 1,4. 3,5+2,0 .42 8 = 15,4 𝑘𝑁𝑚/𝑚 • = 1540 𝑘𝑁𝑐𝑚/𝑚 • Altura útil na direção principal: • 𝑑𝑥 = ℎ − 𝑐𝑙 − 0,5 = 10 − 1,5 − 0,5 = 8,0 𝑐𝑚 • Profundidade da Linha Neutra: • 𝑥 = 1,25𝑑 1 − 1 − 𝑀𝑑 0,425𝑏𝑑2𝑓𝑐𝑑 • = 1,25.8. 1 − 1 − 1540 0,425.100.82. 2,5 1,4 = 1,73𝑐𝑚 • Área de aço: • 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝑓𝑦𝑑 𝑑−0,4𝑥 . = 1540 50 1,15 . 8−0,4.1,73 = 4,85𝑐𝑚2/𝑚 • Armadura mínima: • 𝐴𝑠𝑚í𝑛 = 𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ = 0,15%. 100.10 • = 1,5 𝑐𝑚2/𝑚 31 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJE L1 𝛟 (mm) 𝑨𝒔𝟏 (𝒄𝒎𝟐) 𝒏 = 𝑨𝒔/𝑨𝒔𝟏 𝒔 = 𝟏𝟎𝟎/𝒏 (cm) Adotado 6,3 0,315 15,5 6,45 ϕ6,3𝑐6 8 0,5 9,7 10,31 ϕ8𝑐10 10 0,8 6 16,67 ϕ10𝑐16 • Armadura principal: • 8 ≤ 𝑠 ≤ 20𝑐𝑚 32 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJE L1 • Momento na direção secundária: • 𝑀𝑦 = 𝜈𝑀𝑥 = 0,2.11 = 2,2 𝑘𝑁𝑚/𝑚 • 𝑀𝑑𝑦 = 1,4.2,2 = 3,08 𝑘𝑁𝑚/𝑚 = 308𝑘𝑁𝑐𝑚/𝑚 • Altura útil na direção secundária: • 𝑑𝑦 = ℎ − 𝑐𝑙 − 1,0 = 10 − 1,5 − 1,0 = 7,5 𝑐𝑚 • Profundidade da Linha Neutra: • 𝑥 = 1,25𝑑 1 − 1 − 𝑀𝑑 0,425𝑏𝑑2𝑓𝑐𝑑 • = 1,25.7,5. 1 − 1 − 308 0,425.100.7,52. 2,5 1,4 = 0,34𝑐𝑚 • Área de aço: • 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝑓𝑦𝑑 𝑑−0,4𝑥 . = 308 50 1,15 . 7,5−0,4.0,34 = 0,96𝑐𝑚2/𝑚 • Armadura mínima: • 𝐴𝑠𝑚í𝑛 = ൞ 0,2𝐴𝑠𝑥 = 0,2.4,85 = 0,97𝑐𝑚2/𝑚 0,9𝑐𝑚2/𝑚 0,5𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ = 0,5.0,15%. 100.10 = 0,75𝑐𝑚2/𝑚 33 2021 PEF 3303 Estruturasde Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJE L1 𝛟 (mm) 𝑨𝒔𝟏 (𝒄𝒎𝟐) 𝒏 = 𝑨𝒔/𝑨𝒔𝟏 𝒔 = 𝟏𝟎𝟎/𝒏 (cm) Adotado 6,3 0,315 3,08 32,47 ϕ6,3𝑐32 8 0,5 1,94 51,55 ϕ8𝑐51 10 0,8 1,21 82,65 ϕ10𝑐82 • Armadura secundária: • 𝑠 ≤ 33𝑐𝑚 34 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJE L1 • Armadura de borda: • 𝐴𝑠 = 𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ = 0,15%. 100.10 = 1,5𝑐𝑚2/𝑚 • Complementar: • 𝜙6,3𝑐/30 𝛟 (mm) 𝑨𝒔𝟏 (𝒄𝒎𝟐) 𝒏 = 𝑨𝒔/𝑨𝒔𝟏 𝒔 = 𝟏𝟎𝟎/𝒏 (cm) Adotado 6,3 0,315 4,76 21,01 ϕ6,3𝑐21 8 0,5 3 33,33 ϕ8𝑐33 10 0,8 1,87 53,48 ϕ10𝑐53 • 8 ≤ 𝑠 ≤ 20𝑐𝑚 → 𝜙6,3𝑐/20 35 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES L2 E L3 • Momento na direção principal (+): • 𝑀𝑑 = 1,4.6,96 = 974 𝑘𝑁𝑚/𝑐𝑚 = 974 𝑘𝑁𝑐𝑚/𝑚 • Altura útil na direção principal: • 𝑑𝑥 = ℎ − 𝑐𝑙 − 0,5 = 10 − 1,5 − 0,5 = 8,0 𝑐𝑚 • Profundidade da Linha Neutra (+): • 𝑥 = 1,25𝑑 1 − 1 − 𝑀𝑑 0,425𝑏𝑑2𝑓𝑐𝑑 • = 1,25.8. 1 − 1 − 974 0,425.100.82. 2,5 1,4 = 1,06 𝑐𝑚 • Área de aço (+): • 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝑓𝑦𝑑 𝑑−0,4𝑥 . = 974 50 1,15 . 8−0,4.1,06 = 2,96𝑐𝑚2/𝑚 • Armadura mínima (+): • 𝐴𝑠𝑚í𝑛 = 𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ = 0,15%. 100.10 • = 1,5 𝑐𝑚2/𝑚 36 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES L2 E L3 𝛟 (mm) 𝑨𝒔𝟏 (𝒄𝒎𝟐) 𝒏 = 𝑨𝒔/𝑨𝒔𝟏 𝒔 = 𝟏𝟎𝟎/𝒏 (cm) Adotado 6,3 0,315 9,40 10,64 ϕ6,3𝑐10 8 0,5 5,92 16,89 ϕ8𝑐16 10 0,8 3,70 27,03 ϕ10𝑐27 • Armadura principal (+): • 8 ≤ 𝑠 ≤ 20𝑐𝑚 37 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES L2 E L3 • Momento na direção principal (-): • 𝑀𝑑 = 1,4.11 = 15,4 𝑘𝑁𝑚/𝑐𝑚 = 1540 𝑘𝑁𝑐𝑚/𝑚 • Altura útil na direção principal: • 𝑑𝑥 = ℎ − 𝑐𝑙 − 0,5 = 10 − 1,5 − 0,5 = 8,0 𝑐𝑚 • Profundidade da Linha Neutra (-): • 𝑥 = 1,25𝑑 1 − 1 − 𝑀𝑑 0,425𝑏𝑑2𝑓𝑐𝑑 • = 1,25.8. 1 − 1 − 1540 0,425.100.82. 2,5 1,4 = 1,73 𝑐𝑚 • Área de aço (-): • 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝑓𝑦𝑑 𝑑−0,4𝑥 . = 1540 50 1,15 . 8−0,4.1,06 = 4,85𝑐𝑚2/𝑚 • Armadura mínima (-): • 𝐴𝑠𝑚í𝑛 = 𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ = 0,15%. 100.10 • = 1,5 𝑐𝑚2/𝑚 38 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES L2 E L3 𝛟 (mm) 𝑨𝒔𝟏 (𝒄𝒎𝟐) 𝒏 = 𝑨𝒔/𝑨𝒔𝟏 𝒔 = 𝟏𝟎𝟎/𝒏 (cm) Adotado 6,3 0,315 15,5 6,45 ϕ6,3𝑐6 8 0,5 9,7 10,31 ϕ8𝑐10 10 0,8 6 16,67 ϕ10𝑐16 • Armadura principal (-): • 8 ≤ 𝑠 ≤ 20𝑐𝑚 39 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES L2 E L3 • Momento na direção secundária (+): • 𝑀𝑦 = 𝜈𝑀𝑥 = 0,2.6,96 = 1,39 𝑘𝑁𝑚/𝑚 • = 139 𝑘𝑁𝑐𝑚/𝑚 • Altura útil na direção secundária: • 𝑑𝑦 = ℎ − 𝑐𝑙 − 1,0 = 10 − 1,5 − 1,0 = 7,5 𝑐𝑚 • Profundidade da Linha Neutra: • 𝑥 = 1,25𝑑 1 − 1 − 𝑀𝑑 0,425𝑏𝑑2𝑓𝑐𝑑 • = 1,25.7,5. 1 − 1 − 139 0,425.100.7,52. 2,5 1,4 = 0,15𝑐𝑚 • Área de aço: • 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝑓𝑦𝑑 𝑑−0,4𝑥 . = 139 50 1,15 . 7,5−0,4.0,15 = 0,43𝑐𝑚2/𝑚 • Armadura mínima: • 𝐴𝑠𝑚í𝑛 = ൞ 0,2𝐴𝑠𝑥 = 0,2.2,96 = 0,592𝑐𝑚2/𝑚 0,9𝑐𝑚2/𝑚 0,5𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ = 0,5.0,15%. 100.10 = 0,75𝑐𝑚2/𝑚 40 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES L2 E L3 𝛟 (mm) 𝑨𝒔𝟏 (𝒄𝒎𝟐) 𝒏 = 𝑨𝒔/𝑨𝒔𝟏 𝒔 = 𝟏𝟎𝟎/𝒏 (cm) Adotado 6,3 0,315 2,86 34,97 ϕ6,3𝑐34 8 0,5 1,8 55,56 ϕ8𝑐55 10 0,8 1,13 88,50 ϕ10𝑐88 • Armadura secundária (+): • 𝑠 ≤ 33𝑐𝑚:𝜙6,3𝑐33 41 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES L2 E L3 • Momento na direção secundária (-): • 𝑀𝑦 = 𝜈𝑀𝑥 = 0,2.15,40 = 3,08 𝑘𝑁𝑚 𝑚 = 308 𝑘𝑁𝑐𝑚/𝑚 • Altura útil na direção secundária: • 𝑑𝑦 = ℎ − 𝑐𝑙 − 1,0 = 10 − 1,5 − 1,0 = 7,5 𝑐𝑚 • Profundidade da Linha Neutra: • 𝑥 = 1,25𝑑 1 − 1 − 𝑀𝑑 0,425𝑏𝑑2𝑓𝑐𝑑 • = 1,25.7,5. 1 − 1 − 308 0,425.100.7,52. 2,5 1,4 = 0,34𝑐𝑚 • Área de aço: • 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝑓𝑦𝑑 𝑑−0,4𝑥 . = 308 50 1,15 . 7,5−0,4.0,34 = 0,96𝑐𝑚2/𝑚 • Armadura mínima: • 𝐴𝑠𝑚í𝑛 = ൞ 0,2𝐴𝑠𝑥 = 0,2.4,85 = 0,97𝑐𝑚2/𝑚 0,9𝑐𝑚2/𝑚 0,5𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ = 0,5.0,15%. 100.10 = 0,75𝑐𝑚2/𝑚 42 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES L2 E L3 𝛟 (mm) 𝑨𝒔𝟏 (𝒄𝒎𝟐) 𝒏 = 𝑨𝒔/𝑨𝒔𝟏 𝒔 = 𝟏𝟎𝟎/𝒏 (cm) Adotado 6,3 0,315 3,08 32,47 ϕ6,3𝑐32 8 0,5 1,94 51,55 ϕ8𝑐51 10 0,8 1,21 82,65 ϕ10𝑐82 • Armadura secundária (-): • 𝑠 ≤ 33𝑐𝑚 43 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES L2 E L3 • Armadura de borda: • 𝐴𝑠 = 𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ = 0,15%. 100.10 = 1,5𝑐𝑚2/𝑚 • Complementar: • 𝜙6,3𝑐/30 𝛟 (mm) 𝑨𝒔𝟏 (𝒄𝒎𝟐) 𝒏 = 𝑨𝒔/𝑨𝒔𝟏 𝒔 = 𝟏𝟎𝟎/𝒏 (cm) Adotado 6,3 0,315 4,76 21,01 ϕ6,3𝑐21 8 0,5 3 33,33 ϕ8𝑐33 10 0,8 1,87 53,48 ϕ10𝑐53 • 8 ≤ 𝑠 ≤ 20𝑐𝑚 → 𝜙6,3𝑐/20 44 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DETALHAMENTO 45 Laje Armadura Tipo 𝜙 (mm) Espaçamento (cm) c. reto (cm) Dobra esquerda (cm) Dobra direita (cm) c. total (cm) Quantidade L1 N1 Principal (+) 8 10 408 7 7 422 41 L1 N2 Secundária (+) 6,3 32 397 27 27 451 14 L1 N3 Borda 6,3 20 84 16 7 107 21 L1 N4 Complementar 6,3 30 397 0 0 397 5 L2/L3 N5 Principal (+) 8 16 410 7 0 417 26 L2/L3 N6 Principal (-) 8 10 200 7 7 214 41 L2/L3 N7 Secundária (+) 6,3 33 397 27 27 451 13 L2/L3 N8 Secundária (-) 6,3 32 397 0 0 397 8 L2/L3 N9 Borda 6,3 20 84 16 7 107 21 L2/L3 N10 Complementar 6,3 30 397 0 0 397 5 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DETALHAMENTO LAJE L1 N1 41 𝜙8c10 c=422 N3 21 𝜙6,3c20 c=107 N 4 5 𝜙 6 ,3 c3 0 c =3 9 7 N 2 1 4 𝜙 6 ,3 c3 2 c =4 5 1 84 7 1 6 3 9 7 27 46 408 7 7 27 21 N3 5 N 4 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras ExemploDETALHAMENTO LAJES L2 E L3 N5 26𝜙8c16 c=417 N6 41𝜙8c10 c=214 N 7 1 4 𝜙 6 ,3 c3 3 c =4 5 1 N 8 9 𝜙 6 ,3 c3 2 c =3 9 7 N 1 0 5 𝜙 6 ,3 c3 0 c =3 9 7 N9 21𝜙6,3c20 c=107 27 27 3 9 7 84 7 1 6 200 77 47 410 7 1 4 N 7 5 N 1 0 21 N9 26 N5 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo TABELA DE FERROS E CONSUMO • Taxa de consumo de armadura: 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑗𝑒𝑠 = 289,8 3. 4.4.0,1 = 60,41 𝑘𝑔/𝑚3 Tipo 𝝓 (mm) Quantidade Comprimento unitário (cm) Comprimento total (m) N1 8 41 422 173 N2 6,3 14 451 63 N3 6,3 42 107 45 N4 6,3 10 397 40 N5 8 52 417 217 N6 8 41 214 88 N7 6,3 28 451 126 N8 6,3 9 397 36 N9 6,3 42 107 45 N10 6,3 10 397 40 Bitola Comprimento total (m) Massa Linear (kg/m) Peso (kg) 6,3 395 0,25 98,75 8 305 0,4 191,2 TOTAL: 289,95 48 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo LAJES ARMADAS EM DUAS DIREÇÕES • Hipóteses: • Vigas rígidas à flexão; • Apoios das lajes sobre vigas através de charneiras; • Continuidade das lajes quando no mesmo nível. • 𝑙𝑦 𝑙𝑥 < 2 49 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo ESFORÇOS SOLICITANTES • Cálculo dos esforços: • Os momentos solicitantes são obtidos através de tabelas (MARCUS, CZÉRNY) • Dependem da distribuição da carga, condições de contorno e relação 𝑙𝑦/𝑙𝑥. • 𝒎𝒙: momento fletor positivo por unidade de largura com atuação paralela a 𝑙𝑥 • 𝒎𝒚: momento fletor positivo por unidade de largura com atuação paralela a 𝑙𝑦 • 𝒎𝒙 ′ : momento fletor negativo por unidade de largura com atuação paralela a 𝑙𝑥 • 𝒎𝒚 ′ : momento fletor negativo por unidade de largura com atuação paralela a 𝑙𝑦 50 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo CONDIÇÕES DE CONTORNO E ESFORÇOS SOLICITANTES • 𝒎𝒙 = 𝑝𝑙𝑥 2 𝛼𝑥 • 𝒎𝒙 ′ = 𝑝𝑙𝑥 2 𝛽𝑥 • 𝒎𝒚 = 𝑝𝑙𝑥 2 𝛼𝑦 • 𝒎𝒚 ′ = 𝑝𝑙𝑥 2 𝛽𝑦 51 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo 52 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo ESFORÇOS SOLICITANTES 53 𝑚𝑥 ′ 𝑚 𝑦 𝑚𝑥 𝑚 𝑦′ 𝑙𝑥 𝑙 𝑦 • 𝒍𝒚 𝒍𝒙 , condições de apoio • 𝒎𝒙 = 𝑝𝑙𝑥 2 𝛼𝑥 • 𝒎𝒙 ′ = 𝑝𝑙𝑥 2 𝛽𝑥 • 𝒎𝒚 = 𝑝𝑙𝑥 2 𝛼𝑦 • 𝒎𝒚 ′ = 𝑝𝑙𝑥 2 𝛽𝑦 • 𝒂 = 𝑝𝑙𝑥 4 𝐸ℎ3𝛼2 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo CÁLCULO DOS ESFORÇOS • Metodologia simplificada para residências e edifícios: • Calculam-se inicialmente as lajes isoladas, com as seguintes condições de apoio: o Apoio simples (charneira), quando existir viga de borda nesse apoio, ou laje vizinha adjacente em desnível. o Apoio engastado, quando existir laje vizinha adjacente no mesmo nível o Vigas consideradas como apoio rígido à laje • Em seguida, realiza-se uma compatibilização dos momentos em lajes adjacentes 54 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo COMPATIBILIZAÇÃO DOS MOMENTOS 55 • Para sobrecargas usuais de edifícios podem ser adotados os momentos fletores positivos obtidos nas lajes isoladas; portanto, sem nenhuma correção devido à continuidade. Para sobrecargas maiores convém efetuar essas correções, principalmente, quando acarretar aumento no valor do momento fletor. 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Cálculo da altura útil: • 𝑑𝑥 = ℎ − 𝑐 − 𝜙𝑥 2 ≅ ℎ − 𝑐 − 0,5 • 𝑑𝑦 = ℎ − 𝑐 − 𝜙𝑥 − 𝜙𝑦 2 ≅ ℎ − 𝑐 − 1,5 56 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo CÁLCULO DE 𝑨𝒔 • 𝑀𝑑 = 𝛾𝑓𝑚𝑥, 𝛾𝑓𝑚𝑦, ou 𝛾𝑓𝑚𝑥 ′ (kN.cm/m) • 𝑑 = 𝑑𝑥 ou 𝑑𝑦 (cm) • 𝐴𝑠 = (𝐴𝑠𝑥 ou 𝐴𝑠𝑦) (𝑐𝑚2/𝑚) • 𝑏 = 100 𝑐𝑚 • 𝑓𝑐𝑑 = 𝑓𝑐𝑘 1,4 • 𝑓𝑦𝑑 = 𝑓𝑦𝑘 1,15 • 𝑥 = 1,25𝑑 1 − 1 − 𝑀𝑑 0,425𝑏𝑑2𝑓𝑐𝑑 • 𝐴𝑠 = 𝑀𝑑 𝑓𝑦𝑑 𝑑−0,4𝑥 57 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Vão efetivo (teórico): • 𝑙 = 𝑙0 + 𝑏𝑤𝑖 2 + 𝑏𝑤𝑗 2 58 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Diâmetro das barras: • 4𝑚𝑚 ≤ 𝜙𝑥 ≤ ℎ 8 59 • Espaçamento entre barras: • Armadura principal: 8 𝑐𝑚 ≤ 𝑠 ≤ ቊ 20 𝑐𝑚 2ℎ • Taxa de armadura longitudinal positiva mínima • 𝐴𝑠𝑥𝑚í𝑛 = 0,67𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ, onde 𝑏 = 100 𝑐𝑚 • Taxa de armadura longitudinal negativa mínima • 𝐴𝑠𝑥𝑚í𝑛 = 𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ, onde 𝑏 = 100 𝑐𝑚 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DETALHAMENTO DAS ARMADURAS • Armaduras positivas: • Estendidas de apoio a apoio. • 𝑙 = 𝑙𝑥 + (ℎ − 2𝑐𝑙) + 𝑏𝑤𝑖 2 − 𝑐𝑣 + 𝑏𝑤𝑗 2 • Armaduras negativas: • 𝑎𝑖𝑗 ≥ ቐ 𝑙𝑥𝑖 4 , 𝑙𝑥𝑗 4 𝑙𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛ç𝑜 − 𝑐𝑙 • 𝑙 = 2[𝑎𝑖𝑗+(ℎ − 2𝑐𝑙)] 60 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DETALHAMENTO DAS ARMADURAS • Armadura de borda: • Controle da fissuração devido ao engastamento parcial das lajes nas vigas e momento volvente. • 𝑙 = 25ϕ + 𝑏𝑤 2 − 𝑐𝑣 + 𝑙𝑥 5 + ℎ − 2𝑐𝑙 • 𝐴𝑠 = 𝜌𝑚í𝑛𝑏ℎ 61 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo DETALHAMENTO DAS ARMADURAS 62 Negativas de borda 𝑙 = 𝑙𝑥 5 + 𝑏𝑤 2 − 𝑐𝑣 Negativos internos 𝑎𝑖𝑗 ≥ ቐ ൗ𝑙𝑥𝑖 4 ൗ𝑙𝑥𝑗 4 Negativos de lajes em balanço 𝑎𝑖𝑏 ≥ ൝ ൗ𝑙𝑥𝑖4 𝑙𝑏𝑎 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo 63 fck =20 MPa CA50 𝑐𝑙= 2,0 cm 𝑐𝑣 =2,0 cm h = 10 cm (todas as lajes) g = 0,1.25 + 1 = 3,5 kN/m2 q = 2,0 kN/m2 vigas de bw = 12 cm Obs: admite-se que as cotas dadas se referem ao vão efetivo 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo 64 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo 65 * Momento corrigido devido à compatibilização no apoio L1-L3 • Sem a correção em 𝒎𝒙 (L1): • 𝑚𝑑 = 1,4.3,96 = 554,4 kN.cm • 𝑥 = 0,79 𝑐𝑚 • 𝐴𝑠 = 1,77 𝑐𝑚2 • 𝜙5𝑐/11 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo 66 Laje Armadura Tipo 𝜙 (𝑚𝑚) Espaçamento (cm) c. reto (cm) Dobra esquerda (cm) Dobra direita (cm) c. total (cm) Quantidade L1 e L3 N1 Secundária (+) 5 20 610 6 0 616 21 L1 N2 Principal (+) 5 10 410 0 6 416 60 L3 N3 Principal (+) 5 14 412 0 0 412 43 L1 e L3 N4 Borda esquerda 6,3 20 84 16 6 106 21 L1 N5 Negativa 1-2 8 15 200 6 6 212 27 L3 N6 Negativa 3-4 6,3 13 200 6 6 212 31 L1 N7 Borda superior 6,3 20 84 6 16 106 31 L1 e L3 N8 Negativa 1-3 8 13 200 6 6 212 47 L3 N9 Negativa 3-5 8 15 200 6 6 212 41 L1 N10 Comp. à b. sup. 6,3 30 610 0 0 610 4 L1 e L3 N11 Comp. à N5 6,3 30 610 0 0 610 8 L1 N12 Comp. à b. esq 6,3 30 410 0 0 410 4 L1 N13 Comp. à N3 6,3 30 410 0 0 410 8 L3 N14 Comp. à b. esq 6,3 30 412 0 0 412 4 L3 N15 Comp. à N12 6,3 30 412 0 0 412 8 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo 67 DETALHAMENTO DAS ARMADURAS INFERIORES 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo 68 DETALHAMENTO DAS ARMADURAS SUPERIORES 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Lajes Armadas em 1 direção Lajes Armadas em 2 direções Introdução Esforços Disposição Construtiva Detalhamento das Armaduras Exemplo 69 TABELAS RESUMO • Taxa de consumo de armadura: 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑗𝑒𝑠 = 285,77 2. 6.4.0,1 = 59,54 𝑘𝑔/𝑚3 𝜙 (mm) Comprimento total (m) Massa Linear (kg/m) Peso (kg) 5 658 0,16 109,68 6,3 314 0,25 78,58 8 244 0,4 97,52 TOTAL: 285,77 Tipo 𝜙 (𝑚𝑚) Quantidade Comprimento unitário (cm) Comprimento total (m) N1 5 42 616 259 N2 5 60 416 250 N3 5 43 412 177 N4 6,3 42 106 45 N5 8 27 212 57 N6 6,3 31 212 66 N7 6,3 31 106 33 N8 8 47 212 100 N9 8 41 212 87 N10 6,3 4 610 24 N11 6,3 16 610 98 N12 6,3 4 410 16 N13 6,3 8 410 33 N14 6,3 4 412 16 N15 6,3 8 412 33 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em BalançoCondições de Contorno 70 CONDIÇÕES DE CONTORNO • Hipóteses para as condições de contorno: • Borda livre: lajes em balanço ou que não sejam suportadas por vigas em alguma extremidade; • Borda simplesmente apoiada: extremidades da estrutura em que não há continuidade com outras lajes, e também no caso onde as lajes sejam rebaixadas, porém com apoio de viga existente; • Borda engastada: interface entre lajes, em que há continuidade no pavimento sobre um apoio. 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em BalançoCondições de Contorno 71 CONDIÇÕES DE CONTORNO 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em BalançoCondições de Contorno 72 CONDIÇÕES DE CONTORNO 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em BalançoCondições de Contorno 73 CONDIÇÕES DE CONTORNO 𝑙𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 𝑙𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 < 1 3 𝑙𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 𝑙𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 • Caso se observe situação intermediária, deve-se calcular considerando-se as duas hipóteses, e utilizar o mais crítico. 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Condições de Contorno Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em Balanço 74 ALVENARIA SOBRE LAJES ARMADAS EM 2 DIREÇÕES • Acrescenta-se à carga total 𝑝 atuante na laje a carga equivalente proveniente da presença de alvenaria: • 𝑔𝑎𝑙𝑣 = 𝑃𝑎𝑙𝑣 𝐴𝑙𝑎𝑗𝑒 = 𝑙1+𝑙2 ℎ𝑝𝑝−ℎ𝑙𝑎𝑗𝑒 𝑒𝑎𝑙𝑣𝛾𝑎𝑙𝑣 𝐴𝑙𝑎𝑗𝑒 [kN/m² ] • 𝛾𝑎𝑙𝑣 = 13𝑘𝑁/𝑚3 (bloco cerâmico vazado) 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Condições de Contorno Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em Balanço 75 ALVENARIA SOBRE LAJES ARMADAS EM 2 DIREÇÕES 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Condições de Contorno Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em Balanço 76 ALVENARIA SOBRE LAJES ARMADAS EM 1 DIREÇÃO • Carga paralela ao maior lado: • A carga de alvenaria é considerada como uma carga concentrada na faixa unitária do menor vão: • 𝑝𝑎𝑙𝑣 = ℎ𝑝𝑝 − ℎ𝑙𝑎𝑗𝑒 𝑒𝑎𝑙𝑣𝛾𝑎𝑙𝑣 [kN/m] • 𝑃𝑎𝑙𝑣 = 𝑝𝑎𝑙𝑣 . 1𝑚 [kN] 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Condições de Contorno Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em Balanço 77 ALVENARIA SOBRE LAJES ARMADAS EM 1 DIREÇÃO 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Condições de Contorno Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em Balanço 78 ALVENARIA SOBRE LAJES ARMADAS EM 1 DIREÇÃO • Carga paralela ao menor lado: • A carga de alvenaria é considerada como uma carga distribuída em um trecho de largura equivalente: • 𝑔𝑎𝑙𝑣 = ℎ𝑝𝑝−ℎ𝑙𝑎𝑗𝑒 𝑒𝑎𝑙𝑣𝛾𝑎𝑙𝑣 𝑏𝑒𝑞 [kN/m²] • 𝑏𝑒𝑞 + = 𝑒𝑎𝑙𝑣 + ℎ + 𝑙𝑥 2 1− 𝑒𝑎𝑙𝑣+ℎ 𝑙𝑥 • 𝑏𝑒𝑞 − = 1,5𝑏𝑒𝑞 + 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Condições de Contorno Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em Balanço 79 ALVENARIA SOBRE LAJES ARMADAS EM 1 DIREÇÃO 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Condições de Contorno Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em Balanço 80 ALVENARIA SOBRE EM BALANÇO • A análise é dividida para uma faixa central e para uma faixa de borda. Considera-se a presença de uma carga vertical 𝒒𝒗 = 𝟐 𝒌𝑵/𝒎 e de uma carga horizontal 𝒒𝒉 = 𝟎, 𝟖 𝒌𝑵/𝒎 aplicadas a uma altura equivalente de parapeito ℎ𝑝 = 1,05 𝑚. Valores atualizados – NBR 6120:2020 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Condições de Contorno Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em Balanço 81 ALVENARIA SOBRE EM BALANÇO • Faixa central: • 𝑔𝑎𝑙𝑣 = 𝑒𝑎𝑙𝑣𝛾𝑎𝑙𝑣ℎ𝑎𝑙𝑣 . 1𝑚 [kN] • Faixa de borda: • 𝑞𝑎𝑙𝑣 = 𝑔𝑎𝑙𝑣 𝑏 • 𝑏 = 𝑏𝑒𝑞 + +𝑒𝑎𝑙𝑣 2 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Condições de Contorno Alvenarias sobre Lajes de 2 direções Alvenarias sobre Lajes de 1 direção Alvenarias sobre Lajes em Balanço 82 ALVENARIA SOBRE EM BALANÇO 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Verificação Exemplo 83 • Verificação ao cisalhamento: • 𝑉𝑠𝑑 ≤ 𝑉𝑅𝑑1 VERIFICAÇÃO AO CISALHAMENTO • Significado dos termos: • 𝑓𝑐𝑡𝑑 = 𝑓𝑐𝑡𝑘,𝑖𝑛𝑓 𝛾𝑐 • 𝑓𝑐𝑡𝑘,𝑖𝑛𝑓 = 0,21𝑓𝑐𝑘 2/3 • 𝐴𝑠1 → Armadura longitudinal de tração efetivamente ancorada, a partir de uma distância 𝑑 da seção em que se verifica a cortante • 𝑁𝑠𝑑 → Força normal mínima existente [> 0, quando de compressão] • Resistência ao cisalhamento: • 𝑉𝑅𝑑1 = 𝜏𝑅𝑑𝑘 1,2 + 40𝜌1 + 0,15𝜎𝑐𝑝 𝑏𝑤𝑑 • 𝜏𝑅𝑑 = 0,25𝑓𝑐𝑡𝑑 • 𝜌1 = 𝐴𝑠1 𝑏𝑤𝑑 ≤ 0,02 • 𝜎𝑐𝑝 = 𝑁𝑠𝑑 𝐴𝑐 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Verificação Exemplo 84 • Significado dos termos (cont.) • 𝑘 = ቊ 1, para elementos em que 50% ou menos da armadura longitudinal chega até o apoio 1,6 − 𝑑 ≥ 1, caso contrário VERIFICAÇÃO AO CISALHAMENTO 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Verificação Exemplo 85 EXEMPLO fck =20 MPa, h=10 cm CA50 𝑐𝑙= 2,0 cm 𝑐𝑣 = 2,0 𝑐𝑚 d = 7,5 cm 𝑋 = 11 𝑘𝑁𝑚 → 𝐴𝑠 = 5,4 𝑐𝑚2/𝑚 𝑀 = 6,2 𝑘𝑁𝑚 → As = 2,9cm2/m 𝑋 → 𝜙10𝑐/14 𝑀 → 𝜙6,3𝑐/10 𝜙10𝑐/14 𝜙6,3𝑐/10 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Verificação Exemplo 86 SEÇÃO DO APOIO CENTRAL • Parâmetros de cálculo: • 𝑓𝑐𝑡𝑘,𝑖𝑛𝑓 = 0,21. 𝑓𝑐𝑘 2/3 = 0,21.202/3 = 1,562 𝑀𝑃𝑎 = 1562 𝑘𝑃𝑎 • 𝜏𝑅𝑑 = 0,25. 𝑓𝑐𝑡𝑘,𝑖𝑛𝑓 1,4 = 0,25. 1562 1,4 = 276 𝑘𝑃𝑎 • 𝑘 = 1,6 − 𝑑 = 1,6 − 0,075 = 1,525 𝑚 • 𝜌1 = 𝐴𝑠1 𝑏𝑤𝑑 = 5,4 100.7,5 = 0,0072 • 𝜎𝑐𝑝 = 0 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Verificação Exemplo 87 SEÇÃO DO APOIO CENTRAL • Verificação: • 𝑉𝑅𝑑1 = 𝜏𝑅𝑑𝑘 1,2 + 40𝜌1 + 0,15𝜎𝑐𝑝 𝑏𝑤𝑑 = 276.1,525. 1,2 + 40.0,0072 . 1.0,075 ≅ 47,0𝑘𝑁 • 𝑉𝑆𝑑 = 13,8.1,4 = 19,3 𝑘𝑁 < 𝑉𝑅𝑑1 → Não há necessidade de armadura 2021 PEF 3303 Estruturas de Concreto I Lajes de Concreto Depto de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Força Cortante em Lajes Exemplo Completo Painel Casos Especiais Verificação Exemplo 88 SEÇÃO DO APOIO EXTREMO • Parâmetros de cálculo: • τRd, k e 𝜎𝑐𝑝 não se alteram; • ρ1 = 2,9 bwd = 2,9 100.7,5 = 0,0039 • Verificação: • 𝑉𝑅𝑑1 = 𝜏𝑅𝑑𝑘 1,2 + 40𝜌1 + 0,15𝜎𝑐𝑝 𝑏𝑤𝑑 • = 276.1,525. 1,2 + 40.0,0039 . 1.0,075 ≅ 42,8𝑘𝑁 • 𝑉𝑆𝑑 = 8,3.1,4 = 11,6 𝑘𝑁 < 𝑉𝑅𝑑1 → Não há necessidade de armadura • Em geral, as lajes de edifícios destinados ao uso residencial e de escritórios não necessitam de armaduras de cisalhamento; • Caso Vsd > 𝑉𝑅𝑑1, deve-se adotar armadura de cisalhamento, calculada de forma análoga à armadura de cisalhamento de vigas.