Prévia do material em texto
Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 1 Teixeira de Freitas - Bahia FACULDADE DO SUL DA BAHIA FASB – Teixeira de Freitas/BA Departamento de Engenharia Civil Disciplina: ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO II ESCADAS: ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS E PREMISSAS DE CÁLCULO Prof. Esp. VICTOR AUGUSTO SOUZA SANTOS Teixeira de Freitas - Bahia Novembro de 2020 http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 2 Teixeira de Freitas - Bahia Sumário 1. ESPECIFICAÇÕES NORMATIVAS ............................................................................................. 5 1.1. Terminologias e demonstrações ................................................................................................ 5 1.2. Características dos pisos e espelhos .......................................................................................... 7 1.3. Premissas bases para o dimensionamento pela NBR-9050 ...................................................... 7 1.4. Patamares das escadas ............................................................................................................... 9 2. CRITÉRIOS PARA DIMENSIONAMENTO DA ESCADA ......................................................... 9 2.1. Definição da altura entre os pisos e definição do vão de cálculo ............................................. 9 2.1. Fórmula de blondell e especificações pertinentes as incógnitas ............................................. 11 3. CARGAS ATUANTES EM UMA ESCADA ............................................................................... 14 3.1. Peso próprio: ........................................................................................................................... 14 3.2. Revestimentos ......................................................................................................................... 15 3.3. Gradil, mureta ou parede ......................................................................................................... 15 3.4. Carga acidental (variável): (Tabela 2 - NBR 6120) ................................................................ 16 3.5. Cálculos dimensionais através de fórmulas simplificadores e frente ao estudo de análise estrutural e definição da armadura ................................................................................................. 16 3.5.1. Esquemas Estáticos .......................................................................................................... 17 3.5.2. Cálculos – Análise Estrutural ........................................................................................... 19 3.5.3. Dimensionamento ............................................................................................................ 21 3.5.3. Detalhamento da Escada .................................................................................................. 25 4. TIPOS DE ESCADAS ................................................................................................................... 35 5. DEMONSTRAÇÃO DE APLICAÇÃO DESTE CADERNO (ROTEIRO DE CÁLCULO) ....... 36 6. REFERÊNCIAS ............................................................................................................................. 59 http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 3 Teixeira de Freitas - Bahia Lista de Figuras Figura 1: demonstração de uma escada. ............................................................................................... 5 Figura 2: demonstração de elementos de uma escada em perspectiva. ............................................... 6 Figura 3: a esquerda demonstra-se o bocel e a direita demonstra-se a quina (espelho inclinado). (medidas em cm) .................................................................................................................................. 7 Figura 4: guia de balizamento. ............................................................................................................. 8 Figura 5: escada com lances curvos – Vista superior. ......................................................................... 8 Figura 6: definição da altura para o cálculo da escada. ..................................................................... 10 Figura 7: definição do vão l da escada. .............................................................................................. 10 Figura 8: ilustração de definição do vão. ........................................................................................... 11 Figura 9: croqui esquemático para demonstração das variáveis. ....................................................... 12 Figura 10: cálculo do h1 e hm. ........................................................................................................... 12 Figura 11: determinação da espessura da laje em função do vão. ..................................................... 12 Figura 12: relação espelho versus piso. ............................................................................................. 13 Figura 13: escada sendo considerada como 1 metro de largura. ........................................................ 14 Figura 14: Ações para mureta ou parede. .......................................................................................... 15 Figura 15: ilustração referente as cargas ao longo dos parapeitos. .................................................... 16 Figura 16: esquema estático com respectivos detalhamentos de definições. ..................................... 17 Figura 17: esquemas estáticos, Análise Estrutural. ............................................................................ 17 Figura 18: Tipos de patamares (MANCINI, 1971). ........................................................................... 18 Figura 19: Comportamento estático (MANCINI, 1971). ................................................................... 18 Figura 20: viga biapoiada, isostática com carregamento distribuído de maneira desuniforme. ........ 19 Figura 21: diagrama de corpo livre. ................................................................................................... 19 Figura 22: seccionamento para cálculo em um ponto específico....................................................... 20 Figura 23: tabela T-10 - Parte 01 - C.A.E.T.A - Página 182 – 8ª Edição. ......................................... 22 Figura 24: tabela T-10 - Parte 02- C.A.E.T.A - Página 183 – 8ª Edição. .......................................... 23 Figura 25: Tabela T-11 - Página 184 do C.A.E.T.A – 8ª Edição. ...................................................... 24 Figura 26: detalhamento da armadura. ............................................................................................... 25 Figura 27: a) laje em balanço engastada em viga lateral (MANCINI, 1971); b) Laje em balanço, com espelhos trabalhando como vigas. .............................................................................................. 25 Figura 28: escada armada transversalmente....................................................................................... 26 Figura 29: escada armada longitudinalmente. .................................................................................... 26 Figura 30: escada armada em cruz. ....................................................................................................26 Figura 31: detalhamentos típicos. ...................................................................................................... 27 Figura 32: a) Esquema geral; b) Detalhamento típico. ...................................................................... 27 Figura 33: Esquema estático e diagrama dos esforços - Exemplo de escada em cascata (MACHADO, 1983). ......................................................................................................................... 28 Figura 34: Esquema para escada em cascata. .................................................................................... 28 Figura 35: Esquema para cálculo dos momentos fletores e detalhe das armaduras. ......................... 29 Figura 36: detalhamento de escada em U. ......................................................................................... 30 Figura 37: detalhes típicos de detalhamento. ..................................................................................... 30 Figura 38: Esquema para cálculo dos momentos fletores e detalhe das armaduras. ......................... 30 Figura 39: Esquema das ligações entre vigas e pilares (sem escala). ................................................ 31 Figura 40: detalhamento mais específico de armadura, escada sem patamar. ................................... 31 Figura 41: Escada com patamar superior (1°Caso). ........................................................................... 32 Figura 42: Escada com patamar superior (2°Caso). ........................................................................... 32 Figura 43: Não é permitido o seguinte detalhe da armadura. ............................................................ 33 Figura 44: Escada com patamar intermediário. ................................................................................. 33 http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 4 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 45: demonstração de armaduras apenas com simbologia das transições. ............................... 34 Figura 46: demonstração já com definição de armaduras. ................................................................. 34 Figura 47: vista superior da escada, demonstrando-se dois lances, porém será calculado apenas um. ............................................................................................................................................................ 36 Figura 48: utilização da tipologia de escada com um lance e um patamar. ....................................... 37 Figura 49: demonstração dos degraus e patamar para com a tipologia adotada. ............................... 37 Figura 50: esquema geral estático correlato aos cálculos dimensionais para este tipo de escada. .... 38 Figura 51: demonstração da altura vertical. ....................................................................................... 39 Figura 52: demonstração do corte e vista superior da escada a ser calculada com as respectivas medidas. ............................................................................................................................................. 39 Figura 53: conforme demonstrado em caderno de especificações, estas são as outras especificações. ............................................................................................................................................................ 40 Figura 54: representação da quantidade de degraus........................................................................... 40 Figura 55: representação da altura de lv encontrada através dos dados pré-estabelecidos. ............... 41 Figura 56: representação dos valores de espelho e piso na escada. ................................................... 41 Figura 57: demonstração das cotas em função da definição do espelho e do piso. ........................... 42 Figura 58: definição do ângulo. ......................................................................................................... 43 Tabela 59: tabela para determinação da espessura da laje. ................................................................ 43 Figura 60: esquema estático da escada em estudo. ............................................................................ 45 Figura 61: representação do esquema estático considerando-se carga distribuída uniformemente. .. 46 Figura 62: demonstração do diagrama de esforço cortante (DEC). ................................................... 46 Figura 63: demonstração da locação dos pontos a serem calculados os momentos fletores atuantes. ............................................................................................................................................................ 47 Figura 64: demonstração de encontro do ponto onde o cortante é zero (nulo) e o momento fletor é máximo............................................................................................................................................... 47 Figura 65: demonstração do DEC com todas as medidas equivalentes aos pontos de momentos comuns e máximo. ............................................................................................................................. 48 Figura 66: representação do esquema estático com carga uniformemente distribuída. ..................... 48 Figura 67: locação de todos os pontos a serem calculados os momentos fletores e as respectivas distâncias. ........................................................................................................................................... 48 Figura 68: demonstração do Diagrama de Momento Fletor (DMF) com os respectivos valores. ..... 49 Figura 69: detalhamento de armadura. ............................................................................................... 53 Figura 70: representação mais ampliada face ao detalhamento das armaduras principais e secundárias. ........................................................................................................................................ 54 Figura 71: demonstração da armadura optativa de construção para evitar fissuras e pertinentes...... 55 Figura 72: detalhe de armadura construtiva com mais informações. ................................................. 56 Figura 73: ampliação para demonstrar-se a inserção de todas as armaduras ao final do detalhamento - detalhe típico. ................................................................................................................................... 57 http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 file:///F:/ENSINO-APRENDIZAGEM/01%20-%20DOCÊNCIA%20FASB/03%20-%20MATÉRIAS/05%20-%20CONCRETO%20ARMADO%20II/02%20-%20ESCADAS/NOTA%20DE%20AULA,%20ESPECIFICAÇÕES%20TÉCNICAS%20E%20ROTEIRO/Escadas%20de%20Concreto%20Armado%20-%20Especificações%20e%20Premissas%20de%20Cálculo.docx%23_Toc19780463 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 5 Teixeira de Freitas - Bahia 1. ESPECIFICAÇÕES NORMATIVAS Neste item será demonstrado algumas premissas normativas pertinentes à NBR-9050/2015 - Acessibilidade a edificações, mobiliário espaços e equipamentos urbanos (atualizada) e a NBR- 9070/2001 - Saídas de emergência em edifícios. O discorrer dos cálculos vinculados as escadas, segue as mesmas metodologias correlatas aos cálculos de lajes maciças, interligada a NBR-6118/2014 - Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. No entanto, poderá se ver que o dimensionamento simplificado de escadas é uma junção dos estudos de Resistência dos Materiais com Análise Estrutural, utilizando-se respectivamente as tabelas para a determinação dasarmaduras e seus detalhamentos. 1.1. Terminologias e demonstrações Terminologia básica: escada é uma construção formada por uma série de degraus (pisos e espelhos), destinada a ligar locais com diferenças de nível. Sendo assim, pela NBR-9050, têm-se a seguinte acepção: Uma sequência de três degraus ou mais é considerada escada. Figura 1: demonstração de uma escada. Segue abaixo imagem fazendo demonstrativo dos elementos constituintes de uma escada em perspectiva para se ter um melhor entendimento a respeito. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 6 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 2: demonstração de elementos de uma escada em perspectiva. No entanto, em suma, as escadas são constituídas por: ✓ Degraus: pisos + espelhos ✓ Pisos: pequenos planos horizontais que constituem a escada. ✓ Espelhos: planos verticais que unem os pisos. ✓ Patamares: pisos de maior largura que sucedem os pisos normais da escada, geralmente ao meio do desnível do pé direito, com o objetivo de facilitar a subida e o repouso temporário do usuário da escada. ✓ Lances: sucessão de degraus entre planos a vencer, entre um plano e um patamar, entre um patamar e um plano e entre dois patamares. ✓ Guarda-corpo e corrimão: - proteção em alvenaria, balaústre, grades, cabos de aço etc na extremidade lateral dos degraus para a proteção das pessoas que utilizam a escada. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 7 Teixeira de Freitas - Bahia 1.2. Características dos pisos e espelhos Nas rotas acessíveis não devem ser utilizados degraus e escadas fixas com espelhos vazados. Quando for utilizado bocel ou espelho inclinado, a projeção da aresta pode avançar no máximo 1,5 cm sobre o piso, conforme ilustrações demonstradas abaixo. Figura 3: a esquerda demonstra-se o bocel e a direita demonstra-se a quina (espelho inclinado). (medidas em cm) Legenda e altura do degrau = espelho p largura do degrau = piso 1.3. Premissas bases para o dimensionamento pela NBR-9050 As dimensões dos pisos e espelhos devem ser constantes em toda a escada ou degraus isolados. Para o dimensionamento, devem ser atendidas as seguintes condições: a) 0,63 m ≤ p + 2e ≤ 0,65 m, b) pisos (p): 0,28 m ≤ p ≤ 0,32 m e c) espelhos (e): 0,16 m ≤ e ≤ 0,18 m. A largura das escadas deve ser estabelecida de acordo com o fluxo de pessoas, conforme ABNT NBR 9077. A largura mínima para escadas em rotas acessíveis é de 1,20 m, e deve dispor de guia de balizamento conforme demonstra ilustração abaixo. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 8 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 4: guia de balizamento. Em construções novas, o primeiro e o último degraus de um lance de escada devem distar no mínimo 0,30 m da área de circulação adjacente e devem estar sinalizados de acordo com o disposto na Seção 5, do item 6.8 na NBR-9050/2015. A inclinação transversal dos degraus não pode exceder 1 % em escadas internas e 2 % em escadas externas. Escadas com lances curvos ou mistos devem atender à ABNT NBR 9077, porém é necessário que, à distância de 0,55 m da borda interna da escada, correspondente à linha imaginária sobre a qual sobe ou desce uma pessoa que segura o corrimão, os pisos e espelhos sejam dimensionados conforme item 6.8.2 e figura ilustrativa mensurada abaixo. Figura 5: escada com lances curvos – Vista superior. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 9 Teixeira de Freitas - Bahia Observação: a dimensão do espelho de degraus isolados deve ser inferior a 0,18 m e superior a 0,16 m. Devem ser evitados espelhos com dimensão entre 1,5 cm e 15 cm. As escadas devem ter no mínimo um patamar a cada 3,20 m de desnível e sempre que houver mudança de direção. Entre os lances da escada devem ser previstos patamares com dimensão longitudinal mínima de 1,20 m. Os patamares situados em mudanças de direção devem ter dimensões iguais à largura da escada. Quando houver porta nos patamares, sua área de varredura não pode interferir na dimensão mínima do patamar. A inclinação transversal dos patamares não pode exceder 1 % em escadas internas e 2 % em escadas externas. Observação: A largura mínima recomendável para escadas fixas em rotas acessíveis é de 1,50 m, sendo o mínimo admissível 1,20 m. 1.4. Patamares das escadas As escadas fixas devem ter no mínimo um patamar a cada 3,20 m de desnível e sempre que houver mudança de direção. Entre os lances de escada devem ser previstos patamares com dimensão longitudinal mínima de 1,20 m. Os patamares situados em mudanças de direção devem ter dimensões iguais à largura da escada. 2. CRITÉRIOS PARA DIMENSIONAMENTO DA ESCADA 2.1. Definição da altura entre os pisos e definição do vão de cálculo Para definição da altura, deve-se medir a altura do piso acabado da parte inferior, até a cota do piso superior acabado. Conforme ilustrações demonstradas abaixo, poderá se visualizar melhor como se deve retirar as medidas para os consequentes cálculos. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 10 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 6: definição da altura para o cálculo da escada. Figura 7: definição do vão l da escada. Conforme demais estudos relacionados as estruturas, pode-se verificar que em função da trabalhabilidade da mesma o ideal é se definir o vão em função dos eixos conforme figura acima. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 11 Teixeira de Freitas - Bahia Porém, se tem algumas literaturas que mensuram que: calcula-se o degrau com viga, simplesmente apoiada nas vigas. Figura 8: ilustração de definição do vão. Logo adiante será demonstrado outras metodologias, através de fórmulas simplificadoras a definição dos vãos e demais condicionantes. 2.1. Fórmula de blondell e especificações pertinentes as incógnitas Logo abaixo se tem a fórmula de blondell, onde através da mesma, pode-se verificar e determinar ou o espelho ou o piso. a = s = piso h = e = espelho Utiliza-se muito a expressão: 2h + a = 64, servindo-se como padronização. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 12 Teixeira de Freitas - Bahia Legenda: h1 = espessura da laje; h = altura do espelho; hm = altura média; a = piso. Figura 9: croqui esquemático para demonstração das variáveis. Mediante ilustração acima, será demonstrado abaixo, como se calcula o hm e o h1: Figura 10: cálculo do h1 e hm. Nota: os resultados de h1 e hm serão mensurados em centímetros. Outro critério: a espessura da laje pode ser fixada em função do comprimento do vão, mediantefigura a seguir: Figura 11: determinação da espessura da laje em função do vão. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 13 Teixeira de Freitas - Bahia Outras metodologias (secundárias) e demais especificações através de fórmulas simplificadoras. Figura 12: relação espelho versus piso. n = nº de espelhos lv = desnível a vencer com a escada lh = vão horizontal da escada n > 19 (inserir um patamar intermediário) Exemplo de determinação da altura dos espelhos: 1) Pé Direito (piso a piso) considerado = 3,15 m; e = lv/n; n= lv/e. n = 315/17,5 = 18 espelhos 2) Pé Direito (piso a piso) considerado = 3,00 m. n = 300/17,5 = 17,142857 (?????) 17,5 x 17 = 297,5 (2,5 cm?) Fazer a distribuição deste valor http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 14 Teixeira de Freitas - Bahia Tentativas: a) 17,6 x 17 = 299,2 cm (8mm?) => (17,6 x 15) = 264 cm + (2 x 18) cm = 300 b) (17,6 x 14) = 246,4 + (17,8 x2) + (18 x 1) = 300 3. CARGAS ATUANTES EM UMA ESCADA • Peso próprio (patamar + degraus) • Revestimentos • Gradil, mureta ou parede • Carga acidental As ações são consideradas verticais por m² de projeção horizontal e destrinçadas no caso de a escada ser considerada como uma viga na condição de análise estrutural. 3.1. Peso próprio: Para considerar a carga correspondente a carga ao peso dos degraus, deve-se tomar uma espessura média igual a metade da altura do “espelho”. Então: hm = h + e/2 q(pp) = hm . Yc (Yc = 25 KN/m³) Figura 13: escada sendo considerada como 1 metro de largura. No patamar, a espessura da laje é h. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 15 Teixeira de Freitas - Bahia 3.2. Revestimentos Adotar o que se aplicar: • Valores no intervalo de 0,8 KN/m² a 1,5 KN/m² • Revestimento cerâmico: 1,3 KN/m² • Revestimento em granito: 1,5 KN/m² 3.3. Gradil, mureta ou parede Quando a ação do gradil, mureta ou de parede não estiver aplicada diretamente sobre uma viga de apoio, esta ação deve ser considerada no cálculo da laje da escada. Trata-se de uma força linearmente distribuída ao longo da borda da laje. Usualmente, transforma-se a resultante desta ação em outra uniformemente distribuída, podendo esta ser somada às ações anteriores. q1 = (g x h) / (l x 1,00), onde: g = peso específico do elemento / m² (ver Tabela ações para mureta ou parede) h = altura considerada do elemento sobre a escada l = largura da escada • Gradil 0,3 KN/m a 0,5 KN/m • Mureta ou parede: Figura 14: Ações para mureta ou parede. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 16 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 15: ilustração referente as cargas ao longo dos parapeitos. 3.4. Carga acidental (variável): (Tabela 2 - NBR 6120) • Arquibancadas - 4 KN/m² • Cinemas - platéia com assentos fixos – 3 KN/m² • Estúdio e platéia com assentos móveis – 4 KN/m² • Banheiro - 2 KN/m² • Escadas: com acesso ao público – 3 KN/m² • Sem acesso ao público – 2,5 KN/m² • Ginásios de Esportes – 5 KN/m² (Ver item 2.2.1.7 – NBR 6120) Item 2.2.1.7 – NBR 6120: “Quando uma escada for constituída por degraus isolados, estes devem ser calculados para suportarem uma carga concentrada de 2,5 KN, aplicada na posição mais desfavorável. Este carregamento não deve ser considerado na composição de cargas das vigas que suportam os degraus, os quais devem ser calculados para carga indicada na Tabela 2. ” 3.5. Cálculos dimensionais através de fórmulas simplificadores e frente ao estudo de análise estrutural e definição da armadura Os cálculos pertinentes as escadas serão em função dos estudos de análise estrutural e através de fórmulas do livro Concreto Armado eu Te Amo, com as respectivas tabelas. Logo será utilizada a fórmula do k3, k6 e As e as tabelas T-10 e T-11 nas páginas 181, 182 e 183. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 17 Teixeira de Freitas - Bahia 3.5.1. Esquemas Estáticos Figura 16: esquema estático com respectivos detalhamentos de definições. Figura 17: esquemas estáticos, Análise Estrutural. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 18 Teixeira de Freitas - Bahia Diagrama de Corpo Livre (DCL) de alguns tipos de escadas com inserção dos patamares. Figura 18: Tipos de patamares (MANCINI, 1971). Mediante trabalhabilidade, em função dos esforços, têm-se o comportamento elástico da escada. Figura 19: Comportamento estático (MANCINI, 1971). http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 19 Teixeira de Freitas - Bahia 3.5.2. Cálculos – Análise Estrutural Sendo assim, mediante estudos analíticos de análise estrutural, terá os desmembramentos como tal. Exemplificação: Como determinar a força Cortante e o momento fletor em vigas com carga distribuída (é o que comumento nos cálculos de escadas, podendo-se como exemplo abaixo ser distribuída desuniforme). Figura 20: viga biapoiada, isostática com carregamento distribuído de maneira desuniforme. Têm-se abaixo a determinação da força cortante e do o momento fletor no ponto "C" da viga acima. Fonte: Resistência dos Materiais - R.C. Hibbeler. Primeiro passo: Desenhar o diagrama de corpo livre do sistema. Figura 21: diagrama de corpo livre. Segundo passo: Encontrar a intensidade das forças resultantes Fr1 e Fr2. Para isso faremos: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 http://engenheiraco.blogspot.com.br/2016/06/resistencia-dos-nateriais-forca-cortante.html http://engenheiraco.blogspot.com.br/2016/06/resistencia-dos-nateriais-forca-cortante.html http://engenheiraco.blogspot.com.br/2016/06/resistencia-dos-nateriais-forca-cortante.html Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 20 Teixeira de Freitas - Bahia Terceiro passo: encontrar a reação do apoio "A". Para solucionar este exercício não é necessário encontrar a reação do apoio "B". Vamos fazer a somatória dos momentos no ponto "B". Considerar sentido de giro horário positivo. Quarto Passo: Fazer o diagrama de corpo livre do ponto "C". Figura 22: seccionamento para cálculo em um ponto específico. Observe nesta imagem acima que o ponto "C" possui três esforços internos. O Vc que é a força cortante, o Nc que é a força normal e o Mc que é o momento fletor. Quinto passo: Calcular o Vc (força cortante) e o Mc (momento fletor). Faremos primeiramente a somatória das forças verticais igual a zero. Sentido positivo para cima.http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 http://engenheiraco.blogspot.com.br/2016/06/resistencia-dos-nateriais-forca-cortante.html http://engenheiraco.blogspot.com.br/2016/06/resistencia-dos-nateriais-forca-cortante.html http://engenheiraco.blogspot.com.br/2016/06/resistencia-dos-nateriais-forca-cortante.html Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 21 Teixeira de Freitas - Bahia 3.5.3. Dimensionamento Tendo-se calculado todas as solicitações da escada, em função do seu modelo estrutural, chega-se o momento de calcular a armadura e fazer-se o detalhamento da mesma. No entanto, o valor principal para o cálculo da escada é o momento fletor, sendo assim, temos: Fórmula do k6: Onde: b = 1 metro (cálculo por metro) – (faixa de 1 metro de laje); d = distância da borda mais comprimida ao centro de gravidade da armadura (m); M = momento fletor em kN.m; Nota: para este cálculo, precisa-se dos dados de projeto referente ao Fck do concreto (ex: Fck = 20 Mpa) e a especificação do aço (ex: AÇO CA-50). Exemplificação da utilização das tabelas: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 22 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 23: tabela T-10 - Parte 01 - C.A.E.T.A - Página 182 – 8ª Edição. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 23 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 24: tabela T-10 - Parte 02- C.A.E.T.A - Página 183 – 8ª Edição. Após ter encontrado a Área de Aço (As), deve-se fazer uma verificação antes de determinar a armadura, sendo assim, têm-se: As min = 0,15 / 100 * bw * h Logo, As ≥ Asmin, caso isso não aconteça, por exemplo: Asmin > As, neste caso, deve-se utilizar a Asmin, pois, como já mensura a nomenclatura, Asmin, é a Área de Aço mínima que pode ser utilizada, no entanto, não se pode ter um valor inferior a mesma. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 24 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 25: Tabela T-11 - Página 184 do C.A.E.T.A – 8ª Edição. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 25 Teixeira de Freitas - Bahia 3.5.3. Detalhamento da Escada A seguir será demonstrado alguns modelos de detalhamentos de armaduras em função dos tipos de escadas. Conforme explicitado em sala, as armaduras que fazem passagem para outros sentidos, deve ter o mínimo de 30 cm em cada transição e referente as armaduras de ancoragens em função das dobras, deve ser realizada, considerando-se h – 2c. No entanto, têm-se abaixo a demonstração da forma incorreta e correta de dispor a armadura. Figura 26: detalhamento da armadura. Figura 27: a) laje em balanço engastada em viga lateral (MANCINI, 1971); b) Laje em balanço, com espelhos trabalhando como vigas. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 26 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 28: escada armada transversalmente. Figura 29: escada armada longitudinalmente. Figura 30: escada armada em cruz. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 27 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 31: detalhamentos típicos. Figura 32: a) Esquema geral; b) Detalhamento típico. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 28 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 33: Esquema estático e diagrama dos esforços - Exemplo de escada em cascata (MACHADO, 1983). Figura 34: Esquema para escada em cascata. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 29 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 35: Esquema para cálculo dos momentos fletores e detalhe das armaduras. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 30 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 36: detalhamento de escada em U. Figura 37: detalhes típicos de detalhamento. Figura 38: Esquema para cálculo dos momentos fletores e detalhe das armaduras. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 31 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 39: Esquema das ligações entre vigas e pilares (sem escala). Figura 40: detalhamento mais específico de armadura, escada sem patamar. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 32 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 41: Escada com patamar superior (1°Caso). Figura 42: Escada com patamar superior (2°Caso). http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 33 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 43: Não é permitido o seguinte detalhe da armadura. Figura 44: Escada com patamar intermediário. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 34 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 45: demonstração de armaduras apenas com simbologia das transições. Figura 46: demonstração já com definição de armaduras. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 35 Teixeira de Freitas - Bahia 4. TIPOS DE ESCADAS Existem vários tipos de escadas: Escadas Retangulares: ✓ Escadas armadas transversalmente ✓ Escadas armadas longitudinalmente ✓ Escadas armadas em cruz ✓ Escadas com patamar ✓ Escadas com laje em balanço ✓ Escadas em viga reta, com degraus em balanço ✓ Escadas com degraus engastados um a um (escada em “cascata”) ✓ Escadas em “L”. ✓ Escadas em “U”. ✓ Escadas em “O”. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 36 Teixeira de Freitas - Bahia 5. DEMONSTRAÇÃO DE APLICAÇÃO DESTE CADERNO (ROTEIRO DE CÁLCULO) Em virtude de se ter uma elevação numa dada edificação, precisa-se atingir uma cota de acesso através de uma escada em concreto armado. Sendo assim, têm-se conforme croqui esquemático abaixo a vista superior da escada e a posteriori a tipologia que será empregada. Para tanto, deve-se considerar para o dimensionamento da mesma, o Aço CA-50A e o Fck = 25 Mpa. Efetue o dimensionamento estrutural e os respectivos detalhamentos, conforme caderno de especificações e preconizações normativas. Observação: neste caso, não se tem interferência de altura. Nota: têm-se em primeira instância a demonstração da vista superior da escada com as respectivas cotas, sendo assim, para o dimensionamento deste exercício, será calculado apenas um lance, chegando-se até o patamar. Figura 47: vista superior da escada, demonstrando-se dois lances, porém será calculado apenas um. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 37 Teixeira de Freitas - Bahia Em segunda instância, têm-se a demonstração da tipologia que será utilizada para este dimensionamento/detalhamento. Figura 48: utilização da tipologia de escada com um lance e um patamar. Figura 49: demonstração dos degraus e patamar para com a tipologia adotada. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 38 Teixeira de Freitas - Bahia Em terceira instância, têm-se abaixo a demonstração do esquema geral, que será utilizado como o norteador para os cálculos dimensionais. Figura 50: esquema geral estático correlato aos cálculos dimensionais para este tipo de escada. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 39 Teixeira de Freitas - Bahia Conforme mensura-se no enunciado, para este exemplo, não se terá problemática face a questão da altura vertical a ser vencida, pois, não existe nenhuma restrição existente. Figura 51: demonstração da altura vertical. Para melhor visualização da escada a ser calculada, segue o corte com a vista superior. Figura 52: demonstração do corte e vista superior da escada a ser calculada com as respectivas medidas. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 40 Teixeira de Freitas - Bahia Consequentemente, em função dos desenhos supramencionados, pode-se realizar os pré- dimensionamentos: Figura 53: conforme demonstrado em caderno de especificações, estas são as outras especificações. Tendo-se uma altura variável, fica mais fácil de se calcular, logo temos lv = à definir (piso a piso): Considerando-se primariamente a altura do espelho (e ou h) igual a 18 centimetros, temos: Figura 54: representação da quantidade de degraus. “Número de degraus” n = lv e , no qual, precisa-se do valor de lv. Sendo assim, têm-se: 𝑙𝑣 = 𝑛 𝑥 𝑒 ; 𝑙𝑣 = 8 𝑥 18 = 𝟏𝟒𝟒 𝒄𝒆𝒏𝒕í𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐𝒔 http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 41 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 55: representação da altura de lv encontrada através dos dados pré-estabelecidos. “Definição da largura do piso” 𝟐𝒉 𝒐𝒖 𝒆 + 𝒂 𝒐𝒖 𝒔 = 𝟔𝟒 𝟐𝒙𝟏𝟖 + 𝒂 𝒐𝒖 𝒔 = 𝟔𝟒 𝒂 𝒐𝒖 𝒔 = 𝟔𝟒 𝟐𝒙𝟏𝟖 𝒂 𝒐𝒖 𝒔 = 𝟐𝟖 𝒄𝒎 Representação da escada com os valores de espelho e piso Figura 56: representação dos valores de espelho e piso na escada. Medida em metro. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 42 Teixeira de Freitas - Bahia Definição da extensão da escada para o cálculo dimensional (l ou lh) Utilizando-se mais de uma concepção, conforme prescrisções do caderno de especificações técnicas, têm-se: lh = s (n-1) + patamar = 28 (8 -1) + 120 (patamar) = lh = 316 centímetros. Nesta primeira concepção, o valor destoa da realidade para com a extensão da escada, logo, será utilizada uma segunda concepção, em virtude da medição realizada de eixo a eixo das vigas. Cada viga tem base igual a 20 centimetros, logo, têm-se: Lh = (8x28 + 120) – (20/2 x 2) Lh = 324 centímetros. Com esta segunda concepção, pode-se visualizar que os valores condizem para com a realidade. Figura 57: demonstração das cotas em função da definição do espelho e do piso. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 43 Teixeira de Freitas - Bahia Determinação do ângulo a ser utilizado no cálculo da escada, sabendo-se que este ângulo deve está entre 30º e 33º: Utilizando-se a primeira concepção, em função das outras especificações conforme se demonstra no caderno de especificações técnicas, têm-se: Tang α = e/s = 18/28 => α = 32,73° Conforme demonstrado na figura 11, por este método, o valor se aproxima bastante da realidade. Caso não queira utilizar esta metodologia, pode-se utilizar a fórmula para determinação da altura média, assim como a altura da laje, contabilizando-se o ângulo igual a 30º. Para esta resolução, será utilizado o ângulo que está mais condizente para com a realidade, que é o valor de α = 32,73° Pela tabela de pré-determinação inicial, têm-se a definição da espessura da laje (h1): Tabela 59: tabela para determinação da espessura da laje. Porém, pelo fato do vão ser maior do que 5 metros, será utilizado o método da espessura em função do comprimento da escada, sendo h1 = l/30: Logo, h1 = 324/30 = 10,80 cm, neste caso, será arredondado o valor para 11 cm Em sequência, deve-se calcular o hm (altura média): hm ≈ h1/cosα + e/2 = 11/cos32,73º + 18/2 => hm = 22,07 ≈ hm = 23 cm Mediante os dados coletados, deve-se calulcar o acréscimo de cargas na escada, portanto, segue-se: Figura 58: definição do ângulo. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 44 Teixeira de Freitas - Bahia Mensuração das cargas atuantes: Revestimento = 1,00 kN/m2 Variável = 3,00 kN/m2 ∑ = 4,00 kN/m2 Calcular as cargas em função do peso próprio da estrutura: Patamar = 0,11 * 25,00 kN/m3 = 2,75 kN/m2 Degraus = 0,23 * 25,00 kN/m3 = 5,75 kN/m2 Carga do patamar = q1 = cargas normativas + peso próprio Carga do patamar = q1 = 4,00 + 2,75 => q1 = 6,75 kN/m2 Carga dos degraus = q2 = cargas normativas + peso próprio Carga dos degraus = q2 = 4,00 + 5,75 => q2 = 9,75 kN/m2 Transformando-se de kN/m2 para kN/m, precisa-se multiplicar o valor por m2 vezes a largurada escada, portanto, têm-se: q1 = 6,75 * 1,20 = 8,10 kN/m q2 = 9,75 * 1,20 = 11,70 kN/m Em função destes novos valores, deve-se realizar os cálculos em virtude das premissas de análise estrutural. Desta forma, em sequência se terá todos os desmembramentos face aos esquemas estáticos e os respecrtivos memoriais de cálculo para se chegar nos esfoços solicitantes. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 45 Teixeira de Freitas - Bahia Esquema Estático: Análise Estrutural Figura 60: esquema estático da escada em estudo. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 46 Teixeira de Freitas - Bahia APLICAÇÃO DAS LEIS DE EQUILÍBRIO DA ESTÁTICA Conforme estudos de análise estrutural, segue o modelo de uma viga biapoiada com carregamentos uniformemente distribuídos por trechos. Figura 61: representação do esquema estático considerando-se carga distribuída uniformemente. Aplicando-se as leis de esquilíbrio da estática, têm-se: ∑ FH = 0 RHA = 0 / OK! ∑ FV = 0 RVA + RVB – (11,70*2,39) – (8,10*0,85) = 0 RVA + RVB = 27,96 + 6,88 RVA + RVB = 34,84 kN / OK! ∑ MA (ANTI-HORÁRIO POSITIVO) = 0 RVB*3,24 – (8,10*0,85*2,815) – (11,70*2,39*1,195) = 0 RVB = (19,38 + 33,41) / 3,24 RVB = 52,79 / 3,24 RVB = 16,29 kN Logo, RVA = 18,55 kN DEMONSTRAÇÃO DO DIAGRAMA DE ESFORÇO CORTANTE (DEC) Figura 62: demonstração do diagrama de esforço cortante (DEC). http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 47 Teixeira de Freitas - Bahia A título de informação, e para simplificar os cálculos, será considerado a distância até o ponto D, partindo-se do ponto A, igual a 1,20 metros. Figura 63: demonstração da locação dos pontos a serem calculados os momentos fletores atuantes. Conforme explicitado no DEC, pelo fato de se ter neste diagrama, um ponto em que se corta o eixo “x”, será realizado a verificação deste distanciamento, utilizando-se o artífico de semelhança de triângulos. Figura 64: demonstração de encontro do ponto onde o cortante é zero (nulo) e o momento fletor é máximo. Fazendo-se a semelhança de triângulos para se chegar ao valor de x, têm-se: 11,70 18,55 = 1 𝑥 11,70𝑥 = 18,55 𝑥 = 18,55 11,70 𝒙 = 𝟏, 𝟓𝟖𝟓 𝒎 Logo, segue a representação de todas as cotas incidentes neste elemento em estudo. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 48 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 65: demonstração do DEC com todas as medidas equivalentes aos pontos de momentos comuns e máximo. DIAGRAMA DE MOMENTO FLETOR (DMF) Após ter realizado o DEC e identificado todas as cotas que antes eram incognitas, parte-se para verificação dos momentos em pontos específicos e a moldagem do Diagrama de Momento Fletor (DMF). Redemonstrando-se o esquema estático para com o elemento em estudo e suas respectivas cargas, têm-se a concepção primária e em segunda instância, segue o detalhamento das cotas. Figura 66: representação do esquema estático com carga uniformemente distribuída. Figura 67: locação de todos os pontos a serem calculados os momentos fletores e as respectivas distâncias. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 49 Teixeira de Freitas - Bahia Conforme ilustração acima, destinguindo-se cada ponto com as devidas cotas, em função do ponto A, da esquerda para a direita, têm-se: Momento no Ponto A e B = 0 (Apoios) Momento no Ponto D = 18,55 x 1,20 – 11,70 x 1,20 x 1,20/2 => MD = 13,83 kN.m Momento no Ponto C = 18,55 x 2,39 – 11,70 x 2,39 x 2,39/2 => MC = 10,91 kN.m Momento Máximo (M. Máx) = 18,55 x 1,585 – 11,70 x 1,585 x 1,585/2 => M. Máx = 14,70 kN.m Após a realização dos cálculos pertinentes a cada ponto em específico, se tem abaixo a demonstração do DMF. Figura 68: demonstração do Diagrama de Momento Fletor (DMF) com os respectivos valores. Mediante a representação gráfica, têm-se três valores de momentos solicitantes. Neste caso, entra-se a concepção/sensibilidade do profissional, pois, o mesmo pode fazer a escolha de delegar o momento máximo para toda a taxa de armadura principal da escada ou realizar o desmembramento, fazendo-se o seccionamento por trecho. Sendo assim, será demonstrado a análise por trecho. Trecho ADC = 14,70 kN.m Este trecho ADC compreende do apoio A até o ponto C, onde se inicia o patamar. Desta maneira, entre os momentos indidentes, deve-se pegar o maior valor. Trecho CB = 10,91 kN.m Neste trecho CB, conforme imagens acima, é o patamar em estudo, sendo assim, pode-se visualizar que a solicitação neste ponto é mais suavizado. Logo, desencadeará uma taxa de armadura menor. Nota: olhando-se com esta visão peculiar, vislumbra-se que realizando o seccionamento e estudando cada segmento com afinco e destrinchamento, o profissional conseguirá fomentar um custo inferior ao cliente, melhorando assim o viés custo/benefício para com a execução do elemento em estudo. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 50 Teixeira de Freitas - Bahia CÁLCULO DAS ARMADURAS Ponto do Momento Máximo – Trecho ADC Momento (M) = 14,70 kN.m h1 (espessura da laje) = 0,11 m Considerando-se cobrimento (c) de 2,5 cm, d = h – c = 0,11 – 0,025 => d = 0,085 m Fórmula do coeficiente 𝑘6 = 105 𝑏𝑤 𝑑² 𝑀 Logo, 𝑘6 = 105 1,20 𝑥 (0,085)² 14,70 k6 calculado = 58,98 Pela tabela T-10 do livro Concreto Armado Eu Te Amo – Páginas: 181 e 182, têm-se: Considerando-se Fck = 25 Mpa e Aço CA-50ª, têm-se: k6 calculado = 58,98 => k6 tabelado = 57,5; k3 tabelado = 0,353; Logo, pela fórmula da Área de Aço (As) => 𝐴𝑠 = 𝑘3 10 𝑥 𝑀 𝑑 𝐴𝑠 = 0,353 10 𝑥 14,70 0,085 => As = 6,10 cm2/m Área de Aço Mínima (As mín) => 𝐴𝑠 𝑚í𝑛 = 0,15 100 𝑥 𝑏𝑤 𝑥 ℎ 𝐴𝑠 𝑚í𝑛 = 0,15 100 𝑥 120 𝑥 11 => As mín = 1,98 cm2/m Logo, As > Asmín / Ok! http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 51 Teixeira de Freitas - Bahia Ponto C – Trecho CB Momento (M) = 10,91 kN.m h1 (espessura da laje) = 0,11 m Considerando-se cobrimento (c) de 2,5 cm, d = h – c = 0,11 – 0,025 => d = 0,085 m Fórmula do coeficiente 𝑘6 = 105 𝑏𝑤 𝑑² 𝑀 Logo, 𝑘6 = 105 1,20 𝑥 (0,085)² 10,91 k6 calculado = 79,47 Pela tabela T-10 do livro Concreto Armado Eu Te Amo – Páginas: 181 e 182, têm-se: Considerando-se Fck = 25 Mpa e Aço CA-50ª, têm-se: k6 calculado = 79,47 => k6 tabelado = 77,00; k3 tabelado = 0,344; Logo, pela fórmula da Área de Aço (As) => 𝐴𝑠 = 𝑘3 10 𝑥 𝑀 𝑑 𝐴𝑠 = 0,344 10 𝑥 10,91 0,085 => As = 4,41 cm2/m Área deAço Mínima (As mín) => 𝐴𝑠 𝑚í𝑛 = 0,15 100 𝑥 𝑏𝑤 𝑥 ℎ 𝐴𝑠 𝑚í𝑛 = 0,15 100 𝑥 120 𝑥 11 => As mín = 1,98 cm2/m Logo, As > Asmín / Ok! http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 52 Teixeira de Freitas - Bahia DETERMINAÇÃO DAS ARMADURAS Após ter encontrado os valores dos coeficientes, ter calculado a Área de Aço e verificado a área de aço mínima, agora é o momento de escolhar as armaduras que serão utilizadas. Definição da Armadura Principal Pela Tabela T-11 do livro Concreto Armado Eu Te Amo – Página: 183, têm-se: As (Ponto Mmáx) = 6,10 cm2/m (calculado) => 6,25 cm2/m (tabelado) Será inserido: Ø 8,00 mm com espaçamento a cada 8 cm As (Ponto C) = 4,41 cm2/m (calculado) => 4,54 cm2/m (tabelado) Será inserido: Ø 8,00 mm com espaçamento a cada 11 cm Definição da Armadura de Distribuição 1/5 ou 20% da Área de Aço Principal (As Principal) 20% * As As Dist. (Ponto Mmáx) = 20% * 6,25 cm2/m = 1,25 cm2/m Logo, será utilizado como armadura de distribuição: Ø 5.0 a cada 16 cm As Dist. (Pontos C) = 20% * 4,54 cm2/m = 0,91 cm2/m Logo, será utilizado como armadura de distribuição: Ø 5.0 a cada 22 cm http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 53 Teixeira de Freitas - Bahia DETALHAMENTO DA ARMADURA Segue a modelagem frente ao detalhamento da armadura principal e secundária. Figura 69: detalhamento de armadura. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 54 Teixeira de Freitas - Bahia Têm-se em sequência uma ampliação para melhor visualização da disposição das armaduras. Figura 70: representação mais ampliada face ao detalhamento das armaduras principais e secundárias. Têm-se em seguida a demonstração da armadura construtiva nos degraus, para que assim se evite por exemplo a fissura. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 55 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 71: demonstração da armadura optativa de construção para evitar fissuras e pertinentes. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 56 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 72: detalhe de armadura construtiva com mais informações. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 57 Teixeira de Freitas - Bahia Figura 73: ampliação para demonstrar-se a inserção de todas as armaduras ao final do detalhamento - detalhe típico. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 Considerações: mediante material confeccionado em função das escadas, têm-se outras metodologias de detalhamento das armaduras, no entanto, seguiu-se um modelo convencional. Sendo assim, isso não impede de realizar outra metodologia desde que não destoe das premissas normativas e que não entre em dissonância para com a boa técnica construtiva. Por fim, mediante explicitação através de exercício exemplificativo conforme supramencionado, visualiza-se que, para se calcular uma escada precisa-se seguir a seguinte métrica: 1. Interpretar o que se precisa, exemplo: altura/desnível a vencer e similaridades; 2. Em virtude das preconizações que se tem, destrinchar os cálculos balizadores, para se chegar nos valores base no qual desencadeará os demais cálculos a posteriori; 3. Com todos os valores encontrados, de espelho, piso, lv, lh, ângulo e entre outros, parte-se para a mensuração dos carregamentos; 4. Com os carregamentos mensurados, parte-se para os estudos da análise estrutural, desmembrando-se as diagramações, permitindo assim, gerar-se os valores máximos de momentos fletores para consequente dimensionamento das armaduras; 5. Utilizando-se as fórmulas e respectivas tabelas que se têm anexadas à este caderno técnico, chega-se ao valor de k6 e k3, que assim, chega-se ao valor de As; 6. Após este passo, precisa-se fazer algumas verificações, e a posteriori, nos detalhamentos conforme se explicita neste caderno técnico, em “caput”. Estruturas de Concreto Armado II – Faculdade do Sul da Bahia (FASB) – Departamento de Estruturas Prof. Esp. Victor Augusto Souza Santos – CV: http://lattes.cnpq.br/2632534527349672 59 Teixeira de Freitas - Bahia 6. REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de estruturas de concreto – Procedimento, NBR 6118. Rio de Janeiro, ABNT, 2014. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cargas para o cálculo das edificações, NBR 6120. Rio de Janeiro, ABNT, 1980. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Projeto de escadas de concreto armado, UFRGS, 2014. PONTÍFICA UNIVERSIDADE CATÓLICA. Escadas: Esquemas Estáticos e Carregamentos, PUC-GOIAS, 2017. BOTELHO, M. H. C.; MARCHETTI, O. Concreto Armado Eu Te Amo. São Paulo: Edgard Blucher, 8ª Edição, 2015. PINHEIRO, L.M. 1984. Escadas. (Notas de aula). Campinas, Faculdade de Ciências Tecnológicas da Pontifícia Universidade Católica de Campinas. CAMPOS FILHO, A. Projeto de Escadas de Concreto Armado. 2011. Projeto. Escola de Engenharia, Universidade do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. ARAÚJO, José Milton de; Projeto Estrutural de edifícios de concreto armado;1 ed. Rio Grande; Ed. Dunas, 2004. http://lattes.cnpq.br/2632534527349672