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8/18/2019 Introdução ao concreto armado
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Escola Politécnica da Universidade de São PauloDepartamento de Engenharia de Estruturas e Fundações
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ES015 - Projeto de Estruturas Auxiliadopor Computador: Cálculo e Detalhamento
Prof. Túlio Nogueira Bittencourt
Aula 1
Introdução
ES015ES015 -- Projeto de Estruturas Auxiliado
por Computador: Cálculo e Detalhamento
Prof. Túlio Nogueira BittencourtProf. Túlio Nogueira Bittencourt
Aula 1
Introdução
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Apresentação Apresentação
Este curso tem como objetivo apresentar uma visãogeral da filosofia de cálculo estrutural de alguns dos
principais pacotes de software do mercado, procurandomostrar a automatização do projeto estrutural e oscuidados que devem ser tomados quando uma estruturaé projetada ou analisada utilizando tais pacotes. Alémdisso, será desenvolvido em sala de aula o projetoestrutural de um edifício exemplo de concreto armadode 14 andares de forma a explorar as questõesabordadas.
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Programa Geral do CursoPrograma Geral do Curso
Introdução e apresentação sucinta dos pacotes de
software de análise e projeto estrutural disponíveisVisão geral e tutorial do software CAD adotado noexercício do edifício exemplo
Visão geral e tutorial do software de projeto adotadono exercício do edifício exemploDesenvolvimento do projeto do edifício exemplo
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ProgramaçãoProgramação
Visão Geral e Descrição Sucinta dos Pacotes de
Software (TQS, Eberick, Sistrut, AutoCad,Microstation, Cypecad)Visão Geral do AutoCad /Tutorial
Visão Geral do TQSTutorial do TQS
Exemplos de ModelagemExemplo do Edifíco de ES013
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BibliografiaBibliografia ee Normas TécnicasNormas Técnicas
NBR-6118/78
Projeto de Revisão da NBR-6118 (2001)Reinforced Concrete: Mechanics and Design,MacGregor, Prentice-Hall, 1997.Construções de Concreto Vol. 1-6, Leonhardt-Monnig,Editora Interciência, 1982.
Estruturas de Concreto: Solicitações Normais, Fusco,Guanabara Dois, 1981. Notas de Aula do Curso ES013
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IntroduçãoIntrodução
Projeto estrutural ⇒ grande responsabilidade
Antes ⇒ ábacos, tabelas, calculadoras eletrônicas programáveis, cálculo manualAtualmente ⇒ sofisticados programas de computador
Vantagens: produtividade, redução de prazos e custos,cálculo e detalhamento automatizados, mais tempo
para a concepção estruturalCuidado: o software é apenas uma ferramenta deauxílio ao projeto – o computador não pensa e não
resolve problemas sozinho!!
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Alguns Pacotes Alguns Pacotes de Softwarede Software DisponíveisDisponíveis
SAP2000
ANSYSADINAAUTOCADMICROSTATIONTQS
CYPECADEBERICK
SISTRUT
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Análise Análise xx ProjetoProjeto
Sap2000
Ansys
Adina
TQS
CypeCAD
Eberick
Análise Projeto CAD
AutoCAD
Microstation
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AUTOCAD AUTOCAD
Interface Gráfica e Características PrincipaisInterface Gráfica e Características PrincipaisPoderosa ferramentapara desenho técnico 2D
e 3DSoftware CAD maisutilizado na EngenhariaCivil
Exportação de plantaspara os softwares deprojeto estrutural
Tela PrincipalTela Principal
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InterfaceInterface GráficaGráfica – – SAP2000SAP2000Análise estrutural porelementos finitos
Tipos de análise: estática, dinâmica, time-history, espectral e não-linear
Tela PrincipalTela Principal
Modelos EstruturaisModelos Estruturais
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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – SAP2000SAP2000
Análise estática
Análise dinâmica → frequências naturais e modos de vibração, análiseespectral, análise sísmica, base de máquinas, cargas cíclicas senoidais egenéricas, time-history, impacto e ressonância
Análise não-linear → consideração de viscosidade, plasticidade uniaxial ou
biaxial, etc.Pontes → consideração automática do trem-tipo, linhas de influência e forçasde protensão
Cálculo e dimensionamento de concreto armado segundo o ACI-89
Biblioteca de elementos → elementos finitos de cascas espaciais, placas,chapas e membrana, sólidos tridimensionais, axissimétricos, estado plano detensão e deformação, etc.
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InterfaceInterface GráficaGráfica – – ADINA ADINA
Message Window
Janela gráfica
Menu principal
Comand Window
Menu cascata Íconess
Análise estrutural porelementos finitos
Diversos tipos deanálise
Tela PrincipalTela Principal
Definição de Graus de LiberdadeDefinição de Graus de Liberdade
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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – ADINA ADINA
Análise linear estática e dinâmica, análise não-linear, análise de fluxo de
fluidos, etc.
Consideração de não-linearidade física e geométrica
Materiais estruturais → elásticos, plásticos (isotrópicos, ortotrópicos),
viscoelásticos, borracha, concretoDiagrama momento-curvatura
Mecânica da fratura
Vibração harmônica e randômica
Flambagem
Consideração de meios porosos
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InterfaceInterface GráficaGráfica – – ANSYS ANSYS
Tela PrincipalTela Principal
Análise de tensõesAnálise de tensões
Inserção de formas geométricasInserção de formas geométricas
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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – ANSYS ANSYS
Análise estrutural, térmica e eletromagnética por elementos finitos
Comportamento material → linear e não-linear
Geração automática de malha
Extenso conjunto de Solvers (processadores)
Ideal para análise estrutural de componentes industriais
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InterfaceInterface GráficaGráfica – – TQSTQS
Laje NervuradaLaje Nervurada
Deformações e Fissuração em LajeDeformações e Fissuração em Laje
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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – TQSTQS
Sistema integrado para projeto de estruturas de concreto armado
Dimensionamento, detalhamento e desenho de lajes (convencionais e
nervuradas), vigas, pilares, sapatas e blocos de fundação
Estabilidade global → P-∆
Editor gráfico genéricoIntegração de elementos e modelos estruturais
Laje e viga protendida
Grelha não-linear física
Pórtico não-linear geométrico
Armação de lajes com telas soldadas
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InterfaceInterface GráficaGráfica – – EBERICK EBERICK
Detalhamento de VigasDetalhamento de Vigas
Modelo de Grelha e Pórtico EspacialModelo de Grelha e Pórtico Espacial
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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – EBERICK EBERICK
Cálculo e detalhamento de edificações em concreto armado através de um
pórtico espacial
Cálculo de lajes, vigas, pilares, blocos sobre estacas e sapatas
Ferramenta CAD-2D própria
Visualização tridimensional dos elementosEstabilidade global → α e γz
Lajes → Processo de Marcus, Método da Ruptura ou Analogia de Grelha
Geração de pranchas para plotagem
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InterfaceInterface GráficaGráfica – – CYPECADCYPECAD
Tela PrincipalTela Principal
Envoltórias de VigasEnvoltórias de Vigas
Modelo em 3DModelo em 3D
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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – CYPECADCYPECAD
Dimensionamento, detalhamento e desenho de edifícios de concreto armado
Cálculo de lajes (maciças, cogumelo, pré-fabricadas, nervuradas, alveolares),
vigas, pilares, pilares-parede, blocos sobre estacas, sapatas, radiers
Pórtico espacial e elementos finitos de laje e pilares
Lajes e pilares-parede com geometria qualquer
Análise estrutural integrada e dimensionamento dos elementos automatizado
Geração automática de carregamentos de peso próprio, sobrecarga e vento
Estabilidade global → P-∆
Geração de quantitativos de material e memorial de cálculo
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Características PrincipaisCaracterísticas Principais – – SISTRUTSISTRUT
Cálculo e detalhamento de peças de concreto armado
Funcionamento integrado de módulos isolados, através da base de dados
Módulos básicos: pórticos planos; grelhas planas; treliças planas; lajes em
ruptura; vigas contínuas; pilares; fundação; armação para seções especiais
Módulos complementares: diagramas; deformadas e envoltórias dereticuladas, desenho e plotagem de lajes, vigas, pilares e fundação;
montagem, desenho e plotagem de fôrmas
Lajes nervuradas como grelhas com direção qualquer de nervurasOBS: Não tem versão Windows, roda somente em janela DOS.
A t ãApresentação ddo Edifí iEdifício E lE emplo
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Apresentação Apresentação dodo EdifícioEdifício ExemploExemplo
Local de Construção:Butantã – São Paulo – SP
Terreno plano em local coberto por obstáculos numeroso e pouco espaçados.
Agressividade do meio ambiente baixa.
Materiais Estruturais Utilizados:Concreto C25
Aço CA50
PropriedadesPropriedades dodo ConcretoConcreto
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PropriedadesPropriedades dodo ConcretoConcreto
Massa específica do concreto armado, para efeito decálculo, pode ser adotada como sendo de 2500 kg/m 3
Para efeito de análise estrutural, o coeficiente de dilataçãotérmica pode ser admitido como sendo igual a 10 -5 /ºC
Na ausência de dados experimentais sobre o módulo deelasticidade inicial do concreto utilizado, na idade de 28 dias,a NBR6118/78 permite estimá-lo por meio da equação
MPa f E ck c 352345,36600 =+=
PropriedadesPropriedades dodo ConcretoConcreto
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PropriedadesPropriedades dodo ConcretoConcreto
Para o cálculo das áreas de armadura necessárias é utilizadoo diagrama retangular simplificado da NBR6118/78, com adeformação última de compressão de concreto sendo igual a3,5‰
PropriedadesPropriedades dodo ConcretoConcreto
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PropriedadesPropriedades dodo ConcretoConcreto
O Coeficiente de Poisson adotado é 0,2
O agregado graúdo utilizado tem diâmetro máximo de
19 mm (brita 1) e o vibrador tem diâmetro máximo de30 mm
Serão seguidas as recomendações do projeto de revisão da NBR6118 para a escolha da espessura da camada decobrimento da armadura
CobrimentoCobrimento dede ArmaduraArmadura
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CobrimentoCobrimento dede Armadura Armadura
PropriedadesPropriedades dodo AçoAço
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PropriedadesPropriedades dodo Aço Aço
Assume-se para a massa específica do aço o valor de 7850kg/m 3
O coeficiente de dilatação térmica do aço vale 10-5
/ºC paraintervalos de temperatura entre -20 oC e 150ºC
Na falta de ensaios ou valores fornecidos pelo fabricante,admite-se o módulo de elasticidade do aço igual a 210 GPa(NBR6118/78)
Admite-se que a tensão de ruptura f stk do aço utilizado sejano mínimo igual a 1,10 f yk
PropriedadesPropriedades dodo AçoAço
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PropriedadesPropriedades dodo Aço Aço
Para o aço utilizado, o diagrama tensão-deformaçãoadotado é o mostrado na figura abaixo:
O coeficiente de conformação superficial η b é consideradoigual a 1,5.
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Projeto ArquitetônicoProjeto Arquitetônico
ElevaçãoElevação FrontalFrontal ElevaçãoElevação LateralLateral
ô
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Projeto ArquitetônicoProjeto Arquitetônico
Corte ACorte A --AA Corte BCorte B --BB
3 0 0
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
2 7 5
1 7 5
2 7 5
2 0 0
PlantaPlanta dede Fôrmas InicialFôrmas Inicial
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P18
P13
P7
P1 P2
P19
P9 P10
P3 P4
P11
P16
P5 P6V1(19/55) V2(19/55)
V3(12/55)
V6(12/55)
V4(19-12/55) V5(12-19/55)
V7(12/55) V8(12/55)
V9(19-12/55) V10(12-19/55)
V11(12/55)
V12(19/55) V 1 4 ( 1 9 / 5 5 )
V 1 5 ( 1 9 / 5 5 )
V 1 6 ( 1 2 / 5 5 )
V 1 7 ( 1 2 / 5 5 )
V 1 8 ( 1 2 / 5 5 )
V 1 9 ( 1 0 / 4 0 )
V 2 0 ( 1 2 / 5 5 )
V 2 1 ( 1 2 / 5 5 )
V 2 3 ( 1 9 / 5 5 )
V 2 4 ( 1 9 / 5 5 )
(19/40) (40/19) (20/40) (20/40) (40/19) (19/40)
(19/40)
(20/40)
(20/40)(20/40)
(20/40)
(20/40) (20/40) (40/19) (19/40)
(19/40)
(40/19)(19/40)
(19/40)
(19/40)
(20/40)
V13(19/55)VE(19/55)
V 2 2 ( 1 2 / 5 5 )
357,0
373,0
468,0 357,0 468,0 551,0
Y
X
280,0 271,0
157,0 200,0
138,0
280,0271,0
178,5 178,5
P17
P8'
P8
P20 P21 P22
P14 P15
P12
(20/40)
(20/40)P11'
(20/40)
470,0541,0 470,0 541,0
411,0
287,0
411,0
411
287
411
478,0541,0 478,0 541,0
155,0
236,0
318,5
442,5
245,0
442,5
551,0
266,0
288,5
442,5
245,0
435,0
318,5
166,0
100,0
236,0
288,5288,5
PlantaPlanta dede Fôrmas InicialFôrmas Inicial
Fôrma InicialFôrma Inicial dodo PavimentoPavimento --TipoTipo
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PlantaPlanta dede FôrmasFôrmas FinalFinal
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Planta de Fôrmas Final
P17 P18
P13
P7P8
P1 P2
P19 P20 P21 P22
P9 P10
P14 P15
P3 P4
P11
P16
P12
P5 P6V1(19/55) V2(19/55)
V3(12/55)
V6(12/55)
V4(19-12/55) V5(12-19/55)
V7(12/55) V8(12/55)
V9(19-12/55) V10(12-19/55)
V11(12/55)
V12(19/55) V 1 4 ( 1 9 / 5 5 )
V 1 5 ( 1 9 / 5 5 )
V 1
6 ( 1 2 / 5 5 )
V 1 7 ( 1 2 / 5 5 )
V 1 8 ( 1 2 / 5 5 )
V 1 9 ( 1 0 / 4 0 )
V 2 0 ( 1 2 / 5 5 )
V 2 1 ( 1 2 / 5 5 )
V 2 3 ( 1 9 / 5 5 )
V 2 4 ( 1 9 / 5 5 )
(19/65) (110/19) (20/40) (20/40) (110/19) (19/65)
(19/65)
(20/285)
(20/140)(20/140)
(20/160) (20/160)
(20/90) (20/90) (110/19) (19/65)
(19/65)
(110/19)(19/65)
(19/65)
(19/65)
(20/285)
L1h=10cm L2
h=10cm
L3
h=10cm
L5h=10cm L7
h=10cm
L6h=10cm
L8h=10cm
L9h=10cm
LE
L10h=10cm
L11h=10cm
V13(19/55)VE(19/55)
V 2 2 ( 1 2 / 5 5 )
L4h=10cm
506,0 513,0 357,0 513,0 506,0
386,0
312,0
386,0
506,0 505,0 373,0 505,0 506,0
386,0
312,0
386,0
565,0
565,0
353,5
551,0 468,0 357,0 468,0 551,0
353,5
Y
X
280,0 2 71,0
157,0 200,0
138,0
280,0271,0
147,0
178,5 178,5
216,0
176,0
116,0
276,0
565,0
565,0
338,5338,5
FôrmaFôrma Final doFinal do PavimentoPavimento --TipoTipo