Baixe elementos estruturais e outras Notas de aula em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! Elementos Estruturais 64 CAPÍTULO 4 4. ELEMENTOS ESTRUTURAIS 4.1 Classificação Geométrica dos Elementos Estruturais Neste item apresenta-se uma classificação dos elementos estruturais com base na geometria e nas dimensões, e também as principais características dos elementos estruturais mais importantes e comuns nas construções em Concreto Armado. A classificação dos elementos estruturais segundo a sua geometria se faz comparando a ordem de grandeza das três dimensões principais do elemento (comprimento, altura e espessura). 4.1.1 Elementos Lineares São aqueles onde o comprimento longitudinal é maior em pelo menos três vezes a maior dimensão da seção transversal (NBR 6118, item 14.4.1), chamados “barras”. Os exemplos mais comuns são as vigas e os pilares. Como um caso particular existem também os elementos lineares de seção delgada, definidos como aqueles cuja espessura é muito menor que a altura. No Concreto Armado inexistem tais elementos. Por outro lado, podem ser confeccionados com a chamada “Argamassa Armada”, onde os elementos devem ter espessuras menores que 40 mm, conforme a NBR 11173.[1] Perfis de aço aplicados nas construções com estruturas metálicas são exemplos típicos de elementos lineares de seção delgada (Figura 4.1b). 4.1.2 Elementos Bidimensionais São também chamados “elementos de superfície”. São aqueles onde a espessura é pequena comparada às outras duas dimensões (comprimento e largura - Figura 4.1c) (NBR 6118, item 14.4.2). Os exemplos mais comuns são as lajes e as paredes, como de reservatórios. Quando a superfície é plana tem-se a placa ou a chapa. A placa tem o carregamento perpendicular ao plano da superfície, e a chapa tem o carregamento contido no plano da superfície (Figura 4.2). O exemplo mais comum de placa é a laje e de chapa é a viga-parede1. Quando a superfície é curva o elemento é chamado casca (Figura 4.3 e Figura 4.4). “Placas com espessura maior que 1/3 do vão devem ser estudadas como placas espessas.” (NBR 6118, item 14.4.2.1). 4.1.3 Elementos Tridimensionais São os elementos onde as três dimensões tem a mesma ordem de grandeza, os elementos de volume (Figura 4.1d). São exemplos mais comuns os blocos e sapatas de fundação, os consolos, etc. 1 Viga-parede: chapa de concreto em que o vão é menor que três vezes a maior dimensão da seção transversal (NBR 6118, 14.4.2.2). Elementos Estruturais 65 3 h w 3 2 b = l l l l l2 3l 1l 2l 1 l1 h = l3 l2 1l 3 l a) b) c) d) Figura 4.1 – Classificação geométrica dos elementos estruturais. [2] a) placa; b) chapa. Figura 4.2 – Características dos carregamentos nas placas e nas chapas. Figura 4.3 – Exemplos de estrutura com superfícies em casca. Elementos Estruturais 68 4.1.4. Lajes Lisa e Cogumelo Segundo a definição da NBR 6118 (item 14.7.8): “Lajes-cogumelo são lajes apoiadas diretamente em pilares com capitéis, enquanto lajes lisas são apoiadas nos pilares sem capitéis.” (Figura 4.8 a Figura 4.10.). Capitel é o elemento resultante do aumento da espessura da laje na região adjacente ao pilar de apoio, com a finalidade de aumentar a capacidade resistente devido à alta concentração de tensões nessa região. Ambas as lajes são maciças, de concreto e aço e sem vazios ou enchimentos, mas não se apoiam nas bordas, somente nos pilares. Num pavimento apresentam a eliminação de grande parte das vigas como a principal vantagem em relação às lajes maciças, embora por outro lado tenham maior espessura. São usuais em todo tipo de construção de médio e grande porte, inclusive edifícios relativamente altos. Apresentam como vantagens custos menores e maior rapidez de construção. No entanto, são suscetíveis a maiores deformações verticais (flechas). Laje lisa Pilares Capitel Piso Laje cogumelo Figura 4.8 – Exemplo de lajes lisa e cogumelo. [3] Figura 4.9 - Capitel de laje cogumelo. Figura 4.10 - Laje lisa (que se apoia diretamente no pilar). Elementos Estruturais 69 4.1.4. Laje Nervurada “Lajes nervuradas são as lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, cuja zona de tração para momentos positivos está localizada nas nervuras entre as quais pode ser colocado material inerte.” (NBR 6118, item 14.7.7). As lajes com nervuras pré-moldadas são comumente chamadas pré- fabricadas, e devem atendem a normas específicas. A Figura 4.11 mostra uma laje nervurada moldada no local (moldada in loco). Figura 4.11 – Laje nervurada moldada no local com enchimento em bloco de concreto celular autoclavado. [4] Existem também lajes nervuradas moldadas no local sem material de enchimento, construídas com moldes plásticos removíveis (Figura 4.12). Figura 4.12 – Lajes nervuradas sem material de enchimento. [5] Elementos Estruturais 70 As lajes pré-fabricadas do tipo treliçada, onde a armadura tem a forma de uma treliça espacial, vem ganhando maior espaço na aplicação em construções residenciais de pequeno porte e até mesmo em edifícios de baixa altura, principalmente devido ao bom comportamento estrutural e facilidade de execução (Figura 4.13 e Figura 4.14). Existem também as lajes onde as nervuras pré-fabricadas são protendidas, e com preenchimento de blocos cerâmicos entre as nervuras (Figura 4.15). Há longos anos existem também as lajes alveolares protendidas, largamente utilizadas nas construções de concreto pré-moldado (Figura 4.16). Figura 4.13 – Exemplo de laje nervurada pré-fabricada do tipo treliçada. [6] Figura 4.14 – Laje pré-fabricada do tipo treliçada com enchimento em blocos cerâmicos e de isopor. Figura 4.15 – Laje pré-fabricada com nervura protendida. Elementos Estruturais 73 Figura 4.20 – Vigas baldrames para apoio das paredes da residência. Figura 4.21 – Viga invertida na base de uma parede. Figura 4.22 – Exemplo de vigas de edifícios de múltiplos pavimentos. Elementos Estruturais 74 Figura 4.23 – Exemplos de vigas em sobrado residencial. Figura 4.24 - Vigas com mudança de direção, caso onde os momentos de torção devem ser considerados. 4.1.6 Pilar Pilares são “elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão são preponderantes.” (NBR 6118, item 14.4.1.2 - Figura 4.25). As ações que recebem, geralmente de vigas e lajes, são transmitidas às fundações das edificações, na grande maioria dos casos. PILAR VIGA Figura 4.25 - Pilar. Os pilares são os elementos estruturais de maior importância nas estruturas, tanto do ponto de vista da capacidade resistente dos edifícios quanto no aspecto de segurança. Como elementos verticais, são os principais responsáveis na estabilidade global dos edifícios, compondo o sistema de contraventamento juntamente com as vigas e lajes. Elementos Estruturais 75 Pilares em construções são mostrados da Figura 4.26 à Figura 4.31. Figura 4.26 – Pilar na fachada de edifício. Figura 4.27 – Pilares num edifício de múltiplos pavimentos. Figura 4.28 – Montagem de um pilar e detalhe da fôrma. Elementos Estruturais 78 Figura 4.34 – Desenhos esquemáticos de blocos sobre três estacas. [9] Figura 4.35 – Blocos sobre tubulões e pilares diretamente sobre o tubulão. [8] a) tubulão em vistoria; b) desenho esquemático. [9] Figura 4.36 – Tubulão. Elementos Estruturais 79 Figura 4.37 – Tubulões sendo escavados manualmente e com equipamento. Figura 4.38 – Lançamento do concreto no tubulão e adensamento do concreto do topo do fuste. Figura 4.39 – Blocos de fundação já concretados. Elementos Estruturais 80 Figura 4.40 – Bloco sobre uma estaca em construção. 4.1.8 Sapata As sapatas recebem as ações dos pilares e as transmitem diretamente ao solo. Podem ser localizadas ou isoladas, conjuntas ou corridas. A sapata isolada serve de apoio para apenas um pilar (Figura 4.41 e Figura 4.42), a conjunta serve para a transmissão simultânea do carregamento de dois ou mais pilares. A sapata corrida tem este nome porque é disposta ao longo do comprimento do elemento que lhe aplica o carregamento, geralmente uma parede de alvenaria ou de concreto (Figura 4.43 e Figura 4.44), sendo comum em construções de pequeno porte onde o solo tem boa capacidade de suporte de carga a baixas profundidades. SAPATA PILAR Figura 4.41 – Sapata isolada e detalhe da armação. [9] Figura 4.42 – Ilustração de sapata isolada numa construção de pequeno porte.

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