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Estruturas de Concreto Armado II Prof. Cleidson Rosa Alves Cleidson.alves@ifsc.edu.br Aula 07 – Laje nervurada Instituto Federal de Santa Catarina – Câmpus Criciúma Curso de Engenharia Civil Cálculo de lajes nervuradas: dimensionamento à flexão • Uma das soluções muito utilizadas para lajes são as lajes nervuradas, que consistem basicamente em dispor o concreto formando nervuras ao invés de utilizar um maciço sólido, como em lajes maciças. • Entre essas lajes podemos destacar duas soluções muito utilizadas em edificações de pequeno porte: lajes treliçadas e lajes com vigotas pré-moldadas. Conforme ilustra a figura abaixo, a diferença entra as duas opção é que na laje treliçada apenas a base da mesma é pré-fabricada. https://www.guiadaengenharia.com/lajes-macicas-dimensionamento/ Cálculo de lajes nervuradas: dimensionamento à flexão • Entende-se por lajes nervuradas aquelas que a mesa de concreto resiste às tensões de compressão e as barras das armaduras as tensões de tração, sendo que uma nervura de concreto Portanto, o comportamento do conjunto nervura (viga) e mesa (laje) é semelhante ao de uma viga de seção T • Esse elemento estrutural terá comportamento intermediário entre o de laje maciça e o de grelha. • As lajes nervuradas podem ser dimensionadas, em muitas situações, como vigas com seção em T • Resultantes da As lajes nervuradas podem ser consideradas um avanço em relação às lajes maciças por permitirem a construção de vãos mais amplos com menor consumo de recursos. Introdução • Item 14.7.7 NBR6118 define • Lajes nervuradas são as lajes moldadas no local ou com nervuras pré- moldadas, cuja zona de tração para momentos positivos esteja localizada nas nervuras entre as quais pode ser colocado material inerte Introdução • Item 14.7.7 NBR6118 define • Lajes nervuradas são as lajes moldadas no local ou com nervuras pré- moldadas, cuja zona de tração para momentos positivos esteja localizada nas nervuras entre as quais pode ser colocado material inerte Moldadas in-loco • As lajes nervuradas moldadas no local são aquelas construídas em toda sua totalidade na obra e na posição definitiva. Existem várias classificações para este tipo de lajes, tanto quanto à forma como quanto aos materiais empregados • Para se obter a forma indicada nos projetos são necessárias fôrmas, posicionadas sobre tablado de madeira, convenientemente apoiado em cimbramento e espaçadas segundo projeto estrutural. • As fôrmas verticais podem retas ou com os planos inclinados para facilitar o desmolde Moldadas in-loco Moldadas in-loco Moldadas in-loco • Com a finalidade de evitar o uso de fôrmas entre as nervuras e a face inferior da mesa, é possível usar elementos inertes, sem finalidade estrutural, constituídos por blocos que podem ser cerâmicos, de concreto celular, de poliestireno expandido (isopor), ou de outros materiais Moldadas in-loco Moldadas in-loco Moldadas in-loco • Como evolução das lajes nervuradas moldadas no local o meio técnico projetou lajes nervuradas em que partes das nervuras (as inferiores) são pré- moldadas, assim facilitando a construção. • Uma das principais vantagens em se adotarem essas lajes é que não necessitam de fôrma, junto a face inferior, pois os blocos posicionados entre as nervuras não permitem que o concreto recém lançado percole pelas regiões de contato entre nervuras pré-fabricadas e blocos Pré-moldadas • 14.7.7 Lajes nervuradas - As lajes com nervuras pré-moldadas devem atender adicionalmente às prescrições das Normas Brasileiras específicas. Pré-moldadas ABNT NBR 14859-1:2016 Lajes pré-fabricadas de concreto Parte 1: Vigotas, minipainéis e painéis – Requisitos Parte 2: Elementos inertes para enchimento e fôrma — Requisitos Parte 3: Armadura treliçadas eletrossoldadas para lajes pré-fabricadas — Requisitos Definições NBR 14859 • Vigota com armadura simples ou comum (VC) • Elemento pré-fabricado estrutural, constituído de concreto estrutural e armadura principal passiva(fios ou barras) • Vigota com armadura protendida (VP) • Elemento pré-fabricado estrutural, constituído de concreto estrutural e armadura principal ativa(fios aderentes) Definições NBR 14859 • Vigota com armadura treliçada (VT) • Elemento pré-fabricado estrutural constituído de concreto estrutural e armadura treliçada eletrossolada, conforme ABNT NBR 14859-3, capaz de alojar, quando necessário, armadura passiva inferior de tração (fios e/ou barras) Definições NBR 14859 • Minipainel treliçado (MPT) • Elemento pré-fabricado estrutural, com largura até 400 mm, constituído de concreto estrutural e uma ou duas armaduras treliçadas eletrossoldadas, conforme ABNT NBR 14859-3, capaz de alojar, quando necessário, armadura principal passiva inferior de tração (telas ou fios ou barras) Definições NBR 14859 • Painel treliçado (PT) Elemento pré-fabricado estrutural, com largura superior a 400 mm, constituído de concreto estrutural e armaduras treliçadas eletrossoladas, conforme ABNT NBR 14859-3, capaz de alojar, quando necessário, armadura passiva inferior de tração principal e secundária (telas e/ou fios e/ou barras) Definições NBR 14859 • elemento de enchimento elemento pré-fabricado não estrutural, fabricado com materiais inertes diversos, sendo maciços ou vazados, intercalados entre as vigotas ou dispostos sobre os minipainéis e painéis, com a função de reduzir o volume de concreto e o peso próprio da laje e de servir como fôrma para o concreto complementar Definições NBR 14859 Tipos de elementos pré-fabricados não estruturais Lajota cerâmica (LC) Tipo de elemento de enchimento caracterizado por ruptura frágil Definições NBR 14859 Tipos de elementos pré-fabricados não estruturais Lajota de EPS – poliestireno expandido (LEPS) Tipo de elemento de enchimento caracterizado por ruptura dúctil Definições NBR 14859 Tipos de elementos pré-fabricados não estruturais Suporte cerâmico (SC) Tipo de elemento de enchimento cerâmico, caracterizado por ruptura frágil, com geometria adequada para suportar e conter a sobreposição de outro elemento de enchimento, disposto entre vigotas Definições NBR 14859 Tipos de elementos pré-fabricados não estruturais Elemento de enchimento misto Combinação adequada entre o elemento suporte cerâmico e um dos elementos de enchimento Definições NBR 14859 Lajes Pré-fabricadas treliçadas (ou vigota) • A laje pré-moldada treliçada com lajota é muito usual, uma vez que sua estrutura funciona bem em vãos relativamente amplos. • Nesse tipo de laje pré-moldada, as vigotas (pequena viga) de concreto armado servem de apoio para a lajota/tavela, que pode ser feita tanto de concreto como de cerâmica, tendo a opção de utilizar também o EPS. Nervuras unidirecionais na laje treliçada. • Lajes pré-fabricadas do tipo treliçada apresentam bom custo e bom comportamento estrutural e facilidade de execução. • São comumente aplicadas em construções residenciais de pequeno porte e edifícios de baixa altura. Aspecto das nervuras pré-fabricadas com armadura em forma de treliça espacial. Aspecto inferior de laje treliçada com enchimento em isopor. Posicionamento das nervuras pré-fabricadas de laje treliçada. Laje treliçada pré-fabricada com enchimento cerâmico e isopor (EPS) para melhor isolamento térmico. Lajes Pré-fabricadas com vigota T • Nesse sistema, a laje é composta por vigotas de concreto e tavelas feitas com material de concreto ou cerâmico, ou utilizando EPS. Aqui, as vigotas se tratam de trilhos maciços com seção transversal “T”. • As vigotas servem de encaixe para as tavelas (blocos utilizados para o fechamento da laje). Nessa direção, após a instalação das vigotas de “T”, as tavelas são encaixadas sobre elas. Lajes Pré-fabricadas treliçadas e com vigota T • Após a montagem dessa laje pré-moldada a estruturadeve receber uma cobertura de concreto com o objetivo de unir todas as peças do sistema (capa de concreto). CAPA DE CONCRETO, deve ser feita in loco Malha de aço é a armadura de distribuição (NBR 14859-1) colocada sobre as vigotas e tavelas nas duas direções. Seção de no mínimo 0,9cm2/m para aços CA25 e de 0,6cm2/m para aços CA50 e CA60 e tela soldada, contendo três barras por metro, pelo menos (3 barras de 5mm pelo menos). EM PROJETO As setas indicam a direção da laje, onde serão os apoios EM PROJETO Ações • Ações nas lajes nervuradas As ações usuais que atuam em lajes nervuradas são as cargas de revestimento, de peso do concreto, peso do enchimento, cargas acidentais (também denominadas de sobrecarga de utilização) e eventuais paredes sobre a laje. • Peso próprio O peso próprio pode ser obtido apenas calculando a área de concreto da seção T formada por uma nervura e multiplicando pelo peso específico do concreto armado. Ações Dessa forma, a área de região T pode ser calculada pela equação abaixo: Ac=bw⋅(h−hf)+bf⋅hf Em posse agora da área de concreto, podemos calcular o peso dessa região de nervura apenas multiplicando a área pelo peso específico: P =Ac⋅γ Essa formulação já irá no fornecer o peso de concreto distribuído linearmente, que é como iremos inserir em nosso modelo. • Na realidade, o que é colocado como bf é a distância entre o eixo de duas nervuras adjacentes. Entretanto, para o caso de lajes nervuradas na analise de uma viga t, usualmente tem-se a largura útil (bf) igual à distância entre os eixos. • A fim de obter o valor de revestimento em cada nervura, basta multiplicarmos o valor por unidade de área pela distância entre eixos de duas nervuras. • As sobrecargas de utilização a serem distribuídas nas lajes podem ser obtidas na norma ABNT/NBR: 6120 (2019). https://www.guiadaengenharia.com/dimensionamento-viga-t/ Critérios O projeto de estruturas de concreto armado, segundo a norma brasileira ABNT/NBR: 6118 (2014), baseia-se no método dos estados limites. Sendo que o cálculo da armação deve ser feito de acordo com o estado limite último normal. Uma vez que essas lajes normalmente estão solicitadas apenas por um carregamento variável, que é a carga acidental, a combinação a ser verificada é basicamente o somatório das ações majoradas por 1,4. https://www.guiadaengenharia.com/estados-limites/ Práticas Construtivas Práticas Construtivas Práticas Construtivas Práticas Construtivas • Nervuras secundárias de travamento, ortogonais às nervuras principais, quando o vão teórico for superior a 4 metros e, no mínimo, duas nervuras se esse vão ultrapassar 6 metros Práticas Construtivas Práticas Construtivas Modelo de cálculo Para o dimensionamento de lajes nervuradas unidirecionais usualmente são utilizados modelos em que as mesmas são consideradas como um conjunto de vigas trabalhando de forma independente, desprezando portanto a rigidez na direção transversal oferecida pela capa de concreto. Levando em consideração que as nervuras são basicamente vigas isoladas e que usualmente essas nervuras estão submetidas a carregamentos uniformemente distribuídos ao longo de todo comprimento, podemos calcular o momento máximo pela seguinte equação: Critérios de Dimensionamento Condições para lajes nervuradas De acordo com a distância entre eixos e a largura da nervura a norma ABNT/NBR: 6118 (2014) define se devemos ou não verificar a flexão da mesa entre nervuras e como devemos verificar o cisalhamento das nervuras. Em algumas situações, o cisalhamento nas nervuras será verificado como viga e em outras, será verificado como laje. Fluxograma que resume as condições presentes na norma: https://www.guiadaengenharia.com/cisalhamento-vigas-concreto/ https://www.guiadaengenharia.com/cisalhamento-vigas-concreto/ https://www.guiadaengenharia.com/cisalhamento-lajes-concreto/ Critérios de Dimensionamento Fluxograma que resume as condições presentes na norma: Flexão • Quando unidirecional, o carregamento sobre as nervuras é calculado considerando o carregamento sobre a laje e a distancia entre nervuras • Quando bidirecional pode ser utilizando as tabelas de lajes Exemplo • Como exemplo, será dimensionada uma laje com enchimento de 33 cm de largura por 8 cm de altura, nervura com 12 cm de largura e espessura da capa de 5 cm. • O vão entre eixos de apoio vencido pela laje é de 3,0 m e seu uso é residencial. • A Classe de Agressividade Ambiental da região foi considerada I, resultando em uma resistência característica do concreto mínima de 20 MPa (valor utilizado) e um cobrimento mínimo para lajes de 2,0 cm. Exemplo • Nesse dimensionamento, a carga de revestimento será considerada de 1 kN/m² e a carga acidental (sobrecarga de utilização) será considerada de 1,5 kN/m² (representando por exemplo um quarto). • Além dessas cargas deve-se levar em conta o peso do concreto e o peso do enchimento. • Carregamentos distribuídos em cada nervura No caso das cargas que já estão distribuídas na área (como o caso da sobrecarga de utilização e o revestimento) basta multiplicar as mesmas pela largura de influência de cada nervura. Este valor, conforme comentado anteriormente, é a distância entre eixos de duas nervuras. Dessa forma, a carga acidental distribuída linearmente na nervura será: 0,45⋅1,5=0,675kN/m • De maneira análoga, o peso do revestimento distribuído linearmente pode ser calculado pela equação abaixo: 0,45⋅1,0=0,45kN/m Exemplo O peso próprio do concreto é levado em conta calculando a área de concreto suportada por cada nervura multiplicada pelo peso específico do concreto armado: Na figura acima as medidas apresentadas estão em centímetro. Calculando a área de concreto resistido pela nervura: 0,45⋅0,05+0,08⋅0,12=0,0123m² Sabendo que o peso específico do concreto armado é 25 kN/m³: 0,0123⋅25=0,3075kN/m Para a laje em questão será considerado um enchimento em lajota cerâmica de peso específico de 18 kN/m³: 0,33⋅0,08⋅18=0,4752kN/m Momento Fletor Solicitante Usualmente as lajes nervuradas unidirecionais são consideradas sem continuidade, ou seja, não existe uma restrição a rotação nos apoios. Levando isso em consideração e sabendo que nesse exemplo existem apenas carregamentos distribuídos ao longo de todo o vão, o momento fletor máximo ocorre no meio do vão e pode ser calculado pela seguinte equação: Sabendo que o carregamento é o somatório das cargas atuantes na nervura: q=0,675+0,45+0,3075+0,4752 q=1,9077kN/m Momento Fletor Solicitante Cálculo da altura útil Sabendo que a altura útil é a distância do centro de gravidade da armadura tracionada até a borda comprimida e que a laje possui 13 cm de altura (8 cm do enchimento mais 5 cm de espessura de capa), cobrimento igual a 2 cm e admitindo inicialmente uma armação de 10 mm de diâmetro podemos calcular: d=h−c−Barra/2= 13−2−1/2=10,5cm Momento Fletor Solicitante • Profundidade da linha neutra O cálculo da área de aço para lajes nervuradas é similar ao dimensionamento de uma viga em formato de T. Partiremos da hipótese que a linha neutra esteja dentro de mesa de concreto. Dessa forma, iremos calcular inicialmente a profundidade da linha neutra para uma largura colaborante de 45 cm. X=0,67cm ? Como altura da linha neutra calculada (0,67 cm) foi inferior a espessura da capa (5 cm), logo a hipótese de cálculo como seção retangular (consideração da largura igual a largura colaborante) está correta. Agora calcular o AS? 0,57cm² https://www.guiadaengenharia.com/dimensionamento-viga-t/ https://www.guiadaengenharia.com/dimensionamento-viga-t/ Flexão • Com a área de aço necessária se calcula as barras necessárias Flexão • Procurar agora em catalogo, treliça que atenda a área necessária Slide 1: Estruturas de Concreto Armado II Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15: Definições NBR 14859 Slide 16: DefiniçõesNBR 14859 Slide 17: Definições NBR 14859 Slide 18: Definições NBR 14859 Slide 19: Definições NBR 14859 Slide 20 Slide 21: Definições NBR 14859 Slide 22: Definições NBR 14859 Slide 23 Slide 24: Definições NBR 14859 Slide 25 Slide 26: Definições NBR 14859 Slide 27: Definições NBR 14859 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44 Slide 45 Slide 46 Slide 47 Slide 48 Slide 49 Slide 50 Slide 51 Slide 52 Slide 53 Slide 54 Slide 55 Slide 56 Slide 57 Slide 58 Slide 59