COMPOSIÇÕES ESTRUTURAIS ESPECIAIS
Estruturas Mistas de aço-concreto Prof. Davi Fagundes Leal, M.Sc.
INTRODUÇÃO Definição: sistema misto aço-concreto é aquele no qual um perfil de aço (laminado, soldado ou dobrado) trabalha em conjunto com o concreto (geralmente armado).
•
Elementos estruturais mistos:
•
Vigas mistas;
Lajes mistas;
Pilares mistos;
Ligações mistas;
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INTRODUÇÃO Definição: sistema misto aço-concreto é aquele no qual um perfil de aço (laminado, soldado ou dobrado) trabalha em conjunto com o concreto (geralmente armado).
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Elementos estruturais mistos:
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Vigas mistas;
Lajes mistas;
Pilares mistos;
Ligações mistas;
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INTRODUÇÃO Idealização:
•
Duas tábuas sobrepostas sobrepostas
Duas tábuas pregadas
I2 > I1
δ2 < δ1 3
INTRODUÇÃO Interação entre o concreto e o perfil de aço:
•
Por atrito; Por aderência química; Meios mecânicos (conectores, mossas,
ressaltos, etc).
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INTRODUÇÃO Estruturas Mistas X Estruturas Híbridas:
•
Uma
estrutura pode conter elementos de concreto armado, elementos de aço e elementos mistos Estrutura Híbrida. Exemplo
1: prédio com pilares de aço, vigas mistas e com núcleo de concreto armado para estabilização. Exemplo
2: prédio com pilares de concreto armado, vigas e lajes mistas para os pisos e treliças metálicas para a cobertura.
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INTRODUÇÃO Aplicações:
•
Pontes, viadutos e passarelas; Edifícios comerciais de múltiplos andares; Edifícios-garagem; Shoppings Centers; Hospitais.
No Brasil, as estruturas metálicas/mistas/híbridas começam a encontrar mais espaço no mercado. •
No exterior, sobretudo EUA e Europa, são largamente utilizados em edificações de grande porte. •
Normas para cálculo: NBR 8800/2008, AISC e EUROCODE.
•
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INTRODUÇÃO Aplicações:
•
Edifício The One, São Paulo
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INTRODUÇÃO Aplicações:
•
Hospital Mater Dei, Belo Horizonte
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INTRODUÇÃO Aplicações:
•
Sede da Petrobrás, Rio de Janeiro
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INTRODUÇÃO Aplicações:
•
Edifício Comercial Viol, São Paulo
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INTRODUÇÃO Aplicações:
•
Ceilândia Shopping, Brasília
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INTRODUÇÃO Aplicações:
•
Shopping do Vale do Aço, Ipatinga
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INTRODUÇÃO Aplicações:
•
Hospital Universitário UFJF, Juiz de Fora
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VANTAGENS DAS ESTRUTURAS MISTAS •
Vantagens em relação ao concreto armado: Possibilidade de dispensa
de fôrmas e escoramentos;
Redução do peso próprio e do
volume da estrutura;
Menor taxa de armaduras nas lajes e pilares; Aumento da precisão dimensional da estrutura; Estrutura produzida fora do canteiro de obras Maior velocidade de
(fábrica);
execução da obra.
Vantagens em relação às estruturas em aço:
•
Vigas e pilares com dimensões menores; Redução considerável em
relação ao aço estrutural;
Redução das proteções contra incêndio e corrosão. 14
LAJES MISTAS •
São as chamadas lajes com fôrma de aço incorporada.
A forma das nervuras pode ser variada, desde que seja garantido o trabalho conjunto fôrma-concreto. •
São consideradas lajes armadas em uma única direção com dois apoios” perpendiculares às nervuras. •
“lajes 15
LAJES MISTAS Antes da cura do concreto: funcionam como fôrma para a concretagem e plataforma de trabalho para os operários.
•
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LAJES MISTAS Após a cura do concreto: trabalham como parte ou toda a armadura positiva da laje. •
Se necessário, as armaduras positivas podem ser posicionadas nas semiondas baixas da fôrma. •
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LAJES MISTAS As fôrmas podem ser encontradas no mercado com espessuras variadas: 0,8mm ; 0,95mm e 1,25mm (Fonte: Metform).
•
Pré-dimensionamento : dependendo da espessura da laje e da fôrma e do tipo de concreto (leve ou normal) vãos de até 3,5m sem escoramento. •
Vigas secundárias para apoio do Steel Deck durante a construção
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LAJES MISTAS Projeto de paginação do Steel Deck:
•
Deve conter todos os detalhes de aberturas e arremates; Indica as mudanças na direção da É de responsabilidade do
fôrma;
Engenheiro Calculista.
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LAJES MISTAS Vantagens:
•
Dispensa escoramento (deve ser calculado pelo engenheiro); Redução de desperdício de materiais; Redução das armaduras; Facilidade de instalação (ganho em produtividade); Facilidade para passagem de tubos
e fixação de forros;
Maior
segurança para os operários que trabalham nos andares inferiores.
Desvantagens:
•
Necessidade de utilização de forros (ou não!), por razões estéticas; Maior quantidade de vigas secundárias, caso não tenha escoramento. 20
VIGAS MISTAS Definição: são vigas de aço que trabalham em conjunto com parte da laje para resistir às cargas atuantes no piso. •
Princípio de funcionamento:
•
Maior parte das tensões de compressão atuando no Tensões de tração são resistidas pelo perfil de
concreto da laje.
aço.
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VIGAS MISTAS •
Situações de cálculo: Viga escorada não precisa verificar sua resistência antes da cura do concreto da laje.
Viga não-escorada deve ser verificada como viga de aço antes da
cura do concreto (cargas atuantes durante a construção) e como viga mista após a cura do concreto.
Para vigas mistas, as lajes podem ser:
•
Maciças moldada in loco;
Pré-modadas (com vigotas e isopor ou lajotas); Mistas
aço-concreto mais utilizadas. 22
VIGAS MISTAS •
Conectores de cisalhamento: Garantem a união e o
trabalho conjunto da viga com a laje.
Tipos: Pino ( Stud Bolts), “U” laminado, barras e chapas soldadas.
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VIGAS MISTAS •
Pré-dimensionamento (altura da viga): Viga de concreto armado: L/10 Viga de aço: L/20 Viga
mista: L/30
Vãos:
•
Podem ser utilizados vãos de
até 12m (limitação do transporte).
Vigas
com vão maior que 12m também são possíveis, mas deve-se prever transporte especial (carreta extensiva). Programação para descarregamento em Edifício The One: vigas de 18m, tendo
centros urbanos.
750mm de altura. 24
VIGAS MISTAS •
Proteção contra incêndio: Tinta intumescente. Revestimento
com placas, forro ou argamassa projetada.
Proteção com argamassa projetada
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VIGAS MISTAS •
Aberturas na alma de vigas: Facilita passagem das
instalações.
Evita reduções no pé-direito. Trabalho de fábrica oneroso (custos com recortes e
Alternativas: treliça mista ou perfil de
soldagens).
alma castelada. 26
PILARES MISTOS •
Tipos de pilares mistos:
Parcialmente revestido
Totalmente revestido
Preenchido
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PILARES MISTOS •
Pilar misto totalmente revestido: Exige a utilização de
fôrmas para concretagem.
Em contrapartida, elimina a
necessidade de proteção contra incêndio.
Exige
recortes no Steel Deck e furos nas almas das vigas para passagem dos estribos.
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PILARES MISTOS •
Pilar misto parcialmente revestido: Exige
a utilização de fôrmas para concretagem; porém, somente em duas faces. Prever proteção contra incêndio nas faces do
perfil sem o concreto.
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PILARES MISTOS •
Pilar misto preenchido com concreto: Não necessitam de
fôrmas para concretagem.
A
proteção contra o incêndio pode ser feita com revestimento (tinta intumescente, argamassa projetada, etc) ou adicionando armaduras no interior do pilar. O
confinamento do concreto pelo perfil de aço traz grande ganho de resistência. É a melhor alternativa dentre os pilares mistos. Porém,
perfis tubulares de aço para a construção civil não são facilmente encontrados no Brasil.
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LIGAÇÕES MISTAS Ligação mista: quando a laje de concreto participa da transmissão de momento fletor de uma viga mista para um pilar ou para outra viga mista do vão adjacente. •
•
As vigas tornam-se semicontínuas.
•
Os momentos fletores positivos reduzem significativamente. As vigas têm uma redução de, aproximadamente, 8% do seu peso.
•
Muito utilizadas em shoppings, hospitais e grandes pisos.
•
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