Estrutura de Concreto Armado - Apostilas - Engenharia Civil, Notas de estudo de Engenharia Civil. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
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Luiz_Felipe4 de Março de 2013

Estrutura de Concreto Armado - Apostilas - Engenharia Civil, Notas de estudo de Engenharia Civil. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

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Apostilas de engenharia civil sobre o estudo das cargas atuantes nas estruturas, segurança das estruturas, resistência do material, peso de paredes.
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CONCRETO 1

Cargas Atuantes nas Estruturas

4.1. – Segurança das Estruturas: A segurança de uma estrutura está associada à confiança qualitativa que se possa dar a essa estrutura, ou seja, as estruturas devem ser projetadas de maneira tal a proporcionar qualidade de segurança satisfatória. Essa qualidade satisfatória está atrelada à baixa probabilidade de apresentar problemas associados às patologias e às rupturas do sistema estrutural. Nas “Ações e Segurança nas Estruturas”, a Norma NBR 8681, estabelece as condições básicas para verificação das estruturas em duas situações: Estado Limite de Serviço e Estado Limite Ultimo. O primeiro deles, estabelece as condições mínimas de serviço e durabilidade da estrutura, ou seja, a estrutura atenderá minimamente às condições das ações atuantes que podem ser comprometidas, por exemplo, por danos estruturais causados por deformações excessivas que afetem a utilização da estrutura ou mesmo vibrações excessivas que causem desconforto de qualquer espécie. O segundo caso estabelece a máxima capacidade portante de uma estrutura, cuja ocorrência pode determinar a ruína total ou parcial dessa estrutura. Há, nesses casos, um esgotamento da capacidade portante da estrutura, caracterizado, por exemplo, pela ruptura do concreto, fadiga, instabilidade provocadas por flambagem, escorregamento de barras, etc. Os elementos que atuam sobre uma estrutura e que podem provocar esforços ou deformações nestas, são as denominadas Cargas Atuantes nas Estruturas. Uma vez atuantes essas cargas, a fim de se estabelecer os valores de calculo dessas cargas ou ações, das solicitações e das resistências dos materiais, estabelecem-se os denominados Coeficientes de Ponderação da Segurança, pois são obtidos através da majoração das ações e das solicitações e da minoração da resistência dos materiais empregados. São, em principio, estabelecidos alguns métodos de avaliação a fim de verificarse a segurança das estruturas que poderíamos citar: método da tensão admissível, método da ruptura e método probabilístico. O método das tensões admissíveis, remonta às propostas da Resistência dos Materiais, quando se apresenta a imposição de que a maior tensão de trabalho não ultrapasse a tensão admissível do material, que é definida como sendo a

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resistência do material dividida por um numero cujo significado seja o de corrigir essa resistência, ou seja, por um coeficiente de ponderação da segurança como é conhecido atualmente. Anteriormente dizia-se simplesmente coeficiente de segurança. O método da ruptura consiste na imposição de um limite para a carga de serviço de maneira tal que a aplicação dessa carga multiplicada pelo coeficiente de majoração externo acarreta na ruína da estrutura. Com o aprimoramento das técnicas e com o maior conhecimento técnico experimental das estruturas, a aplicação desses coeficientes de majoração também sofreram novas metodologias de avaliação. Surge, assim, os denominados métodos probabilísticos, quando se estabelece que a segurança das estruturas pode ser afetada por uma serie de fatores de diversas procedências, tais como as variáveis cargas ou ações atuantes sobre essas estruturas, das resistências e das deformações, das imprecisões de execução, etc. Ao contrario dos critérios determinísticos das tensões admissíveis ou da ruptura, o método probabilístico estabelece a troca do coeficiente de segurança pelo critério ou pelo conceito de probabilidade de ocorrência das ações. Entretanto, pela difícil aplicação desse método na verificação da segurança, pela sua complexidade, termina-se por adotar nas estruturas correntes de concreto armado o método semi-probabilístico. Nesses casos, os valores de cálculo Fk das ações, devem ser majoradas pelo coeficiente de ponderação γf, representado por: γf = γf1 . γf2 . γf3 onde γf1 considera a variabilidade das ações; γf2 considera a simultaneidade das ações e

γf3 considera os desvios gerados nas construções, não explicitamente

considerados, e as aproximações feitas em projeto do ponto de vista das solicitações. No caso de coeficientes de minoração das resistências dos materiais empregados, os valores de cálculo fk devem ser minorados e esses coeficientes de minoração são indicados por γm e são representados por γc no caso do concreto e γs no caso do aço.

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Assim sendo, Fd = valor de calculo da ação Fk = Fk .

γf

e fd = valor de calculo das

resistências dos materiais empregados (concreto e aço) fk = fk / γm. Para o calculo nos estados limites últimos (ELU) e de serviço (ELS), os coeficientes de ponderação a serem aplicados são: ELU AÇÕES (Δf) CONCRETO (Δc) AÇO (Δs) 1,4 1,4 1,2 ELS 1,0 1,0 1,0

Uma vez estabelecidos os conceitos a respeito das condições de segurança que estabelecem os critérios mínimos de ponderação das ações atuantes sobre uma estrutura de concreto armado, é preciso se conhecer essas ações. As ações a considerar recebem uma classificação adequada em: permanentes, variáveis e excepcionais. 4.2 – Ações Permanentes: São aquelas que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a vida da construção. Essas ações se subdividem em permanentes diretas, representadas pelo peso próprio da estrutura, decorrente dos materiais (aço e concreto) empregados; pelo peso dos elementos construtivos fixos e de instalações permanentes, representados pelos revestimentos, etc,; pelos empuxos permanentes, quando esses forem admitidos sem qualquer perspectiva de remoção e em permanentes indiretas, representadas pelas deformações decorrentes de retração e fluência do concreto, deslocamentos de apoios, imperfeições geométricas (globais e locais), etc. A NBR 6120 – Cargas para o Calculo de Estruturas de Edificações – estabelece que na falta de determinação experimental, devem ser utilizados, a fim de adoção de pesos específicos dos diversos materiais componentes de obras, a seguinte tabela:

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4.2.1 – Ações Permanentes comuns em Estruturas de Edifícios: a) Peso próprio dos elementos de Concreto Armado: • • Lajes – peso próprio = H x γc = altura da laje x peso especifico do concreto Vigas e Pilares = bw x h x. γc = largura x altura x peso especifico do concreto

b) Revestimento em lajes: • • • • • • Lajes tipo: alto padrão de acabamento _ 1,5 kN/m2 Lajes tipo: médio e baixo padrão de acabamento _ 0,80 kN/m2 Lajes de Cobertura com telhados _ 0,50 kN/m2 Lajes de Cobertura impermeabilizadas _ 1,00 kN/m2 Lajes de Garagens ou Pav. Térreo impermeabilizadas _ 1,50 a 2,50 kN/m2 Lajes de Sub-solos cobertas _ 1,50 kN/m2

c) Peso de paredes:

(*) Para se obter o peso da parede em kN/m2 basta multiplicar os valores da tabela pela altura das paredes.

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d) Peso para enchimentos de rebaixos:

e) Peso de telhados (somente telhas):

f) Peso de coberturas (telhas + estrutura suporte):

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4.3 – Ações Variáveis: 4.3.1 – Ações Variáveis Diretas: São aquelas constituídas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construção, pela ação do vento e da chuva. I) Cargas Acidentais previstas para o uso da Construção As cargas acidentais previstas para o uso da construção, atuam nas condições mais desfavoráveis e correspondem a: cargas verticais de uso na construção (pessoas, móveis, materiais diversos, veículos, etc.); cargas moveis, considerando o impacto vertical; impacto lateral; força longitudinal de frenação ou aceleração; força centrifuga. A NBR 6120, estabelece para efeito dessas cargas acidentais previstas, valores mínimos para sua utilização em projetos.

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OBSERVAÇÕES IMPORTANTES: • Nos compartimentos destinados a carregamentos especiais, como os devidos a arquivos, depósitos de materiais, maquinas leves, caixas-fortes, etc. não é necessária uma verificação mais exata desses carregamentos, desde que se considere um acréscimo no valor de 3 kN/m2 no valor da carga acidental. • Ao longo dos parapeitos e balcões devem ser consideradas aplicadas, uma carga horizontal de 0,8 kN/m na altura do corrimão e uma carga vertical mínima de 2 kN/m.

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• O valor do coeficiente ϕ de majoração das cargas acidentais a serem consideradas no projeto de garagens e estacionamentos para veículos, deve ser determinado do seguinte modo: sendo l o vão de uma viga ou o vão menor de uma laje e sendo l0 = 3,00m para o caso de lajes e de 5,00m para o caso de vigas _ ϕ = 1,00 quando l >= l0 e ϕ = l0 / l

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