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Benefícios econômicos e estruturais provenientes da substituição de Pilares de Concreto Armado por P. Mistos Preenchidos

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Juberval Filho

on 6 February 2013

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Transcript of Benefícios econômicos e estruturais provenientes da substituição de Pilares de Concreto Armado por P. Mistos Preenchidos

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Images from Shutterstock.com 1. INTRODUÇÃO 1.1) Sistemas Estruturais 1.1.1)Componentes Estruturais a) Lajes
b) Vigas
c) Pilares
d) Fundações BANCA EXAMINADORA: Benefícios econômicos e estruturais provenientes da substituição de Pilares de Concreto Armado por Pilares Mistos Preenchidos
Prof. Leonardo Melo Bezerra (ORIENTADOR)
Prof. Augusto Texeira Albuquerque
Prof. Magnólia Maria Campêlo Mota Sistemas estruturais são compostos por um conjunto de elementos deformáveis firmemente ancorados no solo, cuja finalidade é absorver os carregamentos e transmitir esses esforços até as fundações. C) Estruturas Mistas

São oriundas da interação entre os elementos resistentes aço e concreto, tendo como objetivo prevalecer as qualidades individuais de cada um desses elementos, resultando então numa estrutura altamente resistente as solicitações. b) Estrutura Metálica 1.1.2) Elementos Estruturais

a) Concreto Armado Concreto - Resistente à Compressão;
Aço (Armadura) – Resistente à Tração;

VANTAGENS
- Liberdade arquitetônica, alta durabilidade, resistente aos efeitos térmicos, mecânicos, químicos e possui baixo custo de material.

DESVANTAGENS
- Grande peso próprio, custo alto com fôrmas, fissurações. Estrutura Altamente resistente à tração e à compressão – Elemento predominante – Aço

VANTAGENS
Estruturas mais leves, causa redução da área necessária de uso de canteiros de obras, pois dispensa o uso de escoramentos, possibilidades de diversificação de perfis.

DESVANTAGENS
- Alto custo do material e mão de obra, baixa resistência ao fogo e a corrosão. 1.1.3) Pilares a) Definição

b) Classificação

b1) Esbeltez (λ);

- pilares robustos ou pouco esbeltos λ ≤ λ1
- pilares de esbeltez média λ1 < λ ≤ 90
- pilares esbeltos ou muito esbeltos 90 < λ ≤ 140
- pilares excessivamente esbeltos 140 < λ ≤ 200 b2) Solicitações iniciais. - Pilar Central;
- Pilar de Borda;
- Pilar de Canto. 1.2) Justificativa • Uma solução estrutural em um sistema nem sempre representa a melhor alternativa para aquela necessidade especifica. Então, o uso de pilares mistos seria uma alternativa adicional em um projeto de pavimentos. A análise de sua viabilidade e eficiência será o objetivo desse estudo. 1.3) Problemática/Questões de pesquisa - O uso tradicional de pilares de concreto armado tem sido realmente o método mais eficiente e econômico para todas as situações?

- No ponto de vista econômico, quais vantagens poderiam trazer essa substituição de pilares de concreto armado por pilares mistos preenchidos?

- Quais parâmetros de dimensionamento serão adotados na escolha dos pilares mistos preenchidos em um projeto de um edifício de múltiplos pavimentos?

- Que considerações deverão ser feitas para medir as vantagens dessa substituição?

- Quais variações diretas e indiretas no ponto de vista orçamentário ocorrem com essa substituição? 1.4) Objetivos •Objetivo geral


Analisar a eficiência da substituição dos pilares de concreto armado de um edifício de múltiplos pavimentos por pilares mistos preenchidos.


• Objetivos específicos

do ponto de vista teórico:

- Definir, de maneira clara, o conceito de pilares mistos, diferenciando suas classificações e mostrando suas vantagens e desvantagens em relação aos pilares de concreto armado e em relação a elas próprias.

- Dimensionar os pilares de concreto armado segundo a norma ABNT NBR 6118, e pilares mistos segundo a norma ABNT NBR 8800 – Anexo P, e criando no software MATHCAD uma rotina de dimensionamento para várias situações, analisando variadas seções de diferentes resistências de aço e concreto, e poder assim fazer a análise de custos entre os pilares. 1.5) Metodologia - Escolha do Pavimento Padrão;

- Dimensionamento dos Pilares;

- Concreto armado considerando seções retangular e circular;
- Pilares Mistos preenchidos de seção circular;

- Para o dimensionamento dos pilares mistos, será utilizado o método simplificado (como base na NBR 8800) com o intuito de diminuir a complexidade dos cálculos, sabendo que este deixa resultados bastante satisfatórios;

- Para análise dos pilares mistos, será utilizado o software MATHCAD 14 considerando vários tipos de seções, com diferentes espessuras e resistências de concreto e aço, criando então uma rotina de dimensionamento. 1.6) Resultados Esperados • Poder mostrar que existem muitas situações em que a utilização de pilares mistos , alem de atender todas as condições estruturais no projeto, podem ainda gerar uma economia global que estimule o interesse das empresas, devido ao seu baixo consumo de material. do ponto de vista prático:

- Mostrar que a utilização de pilares de concreto armado pode ser ou não a solução mais econômica para um empreendimento;

- A partir dessa nova alternativa, mostrar suas vantagens na obra e em que ocasiões seriam viáveis ou não a sua utilização;

- Verificar se a forma dos pilares, o tipo de seção, esbeltez influenciam ou não diretamente na escolha da estrutura mais viável.
- Após feito o dimensionamento, criou-se tabelas com os respectivos valores dos esforços resistentes para cada tipo de seção e para uma melhor analise, serão feito gráficos onde mostrarão as relações entre os esforços normais resistentes do pilar com suas diferentes geometrias e resistências de aço e de concreto.

- Criou-se paralelamente também no MATHCAD 14 um banco de dados atualizado do orçamento unitário de concreto e aço e assim poder calcular o custo (R$/m) de cada estrutura dos pilares, seja ela mista ou de concreto armado.

- Finalmente analisaremos a viabilidade do uso dos pilares mistos quando comparada a estruturas de concreto armado. 2.1) Definição de pilares mistos;

2.2) Tipos de pilares mistos:

- Pilares mistos revestidos;
- Pilares mistos parcialmente revestidos;
- Pilares mistos preenchidos. Pilar Revestido Pilar Parcialmente Revestido Pilar Preenchido – Seção Retangular Pilar Preenchido – Seção Circular Pilares Mistos Revestidos Vantagens Desvantagens - Variabilidade de formas que a seção mista pode apresentar.

- Proteção do perfil de aço. - Execução trabalhosa devido a necessidade de fôrmas;

- Cuidados extras na fixação das barras de armadura. Pilares Mistos Parcialmente Revestidos Vantagens Desvantagens - Armadura facilmente fixada ao pilar durante a montagem;

- Aumento da proteção do perfil. - Necessita-se de fôrmas e armaduras adicionais para evitar possíveis fissurações. Pilares Mistos Preenchidos Vantagens Desvantagens - Não necessitam de fôrmas para execução;

- Em alguns casos, não necessitam de armaduras longitudinais;

- Efeito do confinamento;

- Diminuição do peso da estrutura. - Menor resistência ao fogo devido a maior exposição do aço;

- Maior custo com aço, quando comparado aos pilares de concreto armado. 2.3) Fatores que influenciam na resistência dos pilares mistos -RESISTÊNCIA DO CONCRETO E DO AÇO;

-DEFORMAÇÃO LENTA;

-RETRAÇÃO. - EFEITO DO CONFINAMENTO - ADERÊNCIA; • Condições da superficie do aço;
• Concretagem;
• Quantidade de armadura;
• Idade do concreto;
• Dimensões do perfil;
• Tipo de seção. • Forma da seção tranversal;

• Forma de introdução do carregamento no pilar;

• Resistência a compressão do concreto;

• Esbeltez do pilar;

• Excentricidade da carga;

• Pré – carregamento do tubo de aço Efeito do Confinamento Seção Circular Seção Retangular CRITÉRIOS Dimensionamento de Pilares Mistos MEMORIAL DE CÁLCULO - Procedimento de cálculo segundo a norma ABNT NBR 8800/ 2008 - Método Simplificado; - Limites de Aplicabilidade:

a) Dupla simetria e seção constante;

b) 10MPa 𝑀𝑃𝑎≤𝑓 Fck 𝑐𝑘≤ 50MPa;
� c) 250𝑀𝑃𝑎MPa ≤𝑓 Fy ≤ 450MPa𝑀𝑃𝑎;

d) O Fator de contribuição do aço é: 𝛿�


e) Para análise de flambagem: 𝐷� 3. Dimensionamento dos Pilares 4) ANÁLISE DOS BENEFÍCIOS ECONÔMICOS E ESTRUTURAIS 5) CONCLUSÕES Pré - Dimensionamento Cálculo dos Esforços - NBR 6120 e NBR 6118;

- Peso específico do concreto: 25kN/m3;

- Processo das Áreas (Charneiras Plásticas) Carregamentos Resultantes nas vigas Vigas correspondentes às linhas B e 2 Vigas correspondentes à linha A A partir dos dados no ftool, tem-se que para o pilar central (P5): N = 3025kN Dimensionamento do pilar de concreto armado - Pilar central P5 1) Seção retangular 2) Seção Circular ARMADURA: 30 barras de 16mm de bitola;
ESTRIBOS: 12 estribos por andar, possuindo 5mm de bitola e 130cm de comprimento cada. ARMADURA: 30 barras de 16mm de bitola;
ESTRIBOS: 12 estribos por andar, possuindo 5mm de bitola e 125cm de comprimento cada. 2) Revisão Bibliográfica Dimensionamento dos Pilares Mistos MATHCAD 14

1- Planilha de dimensionamento;

- Perfis;
- Resistencias do concreto (𝑓Fck𝑐𝑘) e do tubo de aço (�Fy𝑦);
- Armaduras.

2- Planilha de orçamento.

- Pilar de concreto armado (circular e retangular);
- Pilares mistos utilizados no dimensionamento. MICROSOFT EXCEL

1- Tabelas (𝑁Nrd𝑅𝑑);

2- Gráficos (�rd𝑅𝑑);

3- Tabelas (R$/m). SOFTWARE UTILIZADOS Tabela (Nrd) Gráfico (Nrd) Orçamento dos Materiais Tabela (R$/m) Orçamento Final REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALUNO: Juberval Jose do Nascimento Filho Apresentação do Pavimento • Pilares mistos mais esbeltos que os pilares de concreto armado, podem resistir a solicitações iguais ou maiores que estes;

• Necessidade de uma análise que abranja vários tipos de perfis;

• Enfatizar a total necessidade de avaliar o poder da competitividade entre diferentes sistemas estruturais.
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