Exemplo de pré-dimensionamento de uma residência!!

Planta baixa do nível 0,00

Planta baixa do nível 3,00

Contravento na direção A4:

Observação: Caso necessário, poderíamos fazer o contraventamento em vão em cima e em baixo, não obrigatoriamente na mesma vertical.

Estimativa da altura das vigas

Recordação: 

h = 1L                     h = 1L

      15                            25

Estimativa da altura das vigas de cobertura (cota 3,00)

Viga segundo eixo A (horizontal)

A altura da viga da cobertura pode variar entre:

A viga é de cobertura, portanto é menos carregada. Vamos adotar um número entre o máximo de 42 e o mínimo 25,20 para o vão L. Podemos eleger para a altura da viga um número entre o maior e o menor, privilegiando sempre as maiores alturas de viga pela economia e pela redução de flecha. Podemos adotar, por exemplo, h = 35 cm. Portanto a altura da viga é constante de 35 cm para todos os vãos. Caso estivéssemos avaliando a altura da viga no piso 0,000, mais carregado, deveríamos adotar por exemplo h = 40 cm. Devemos fazer essa estimativa para todas as vigas tanto na direção A quanto na direção 1 . Na direção 1 a viga típica é:

A estimativa da altura da viga é:

0,9 x 3m = 2,7m                         h = 18 cm a 11 cm

0,8 x 3m = 2,4m                         h = 16 cm a 10 cm

2,0 x 2m = 4,0m                         h = 26,67 cm a 16 cm

Aconselho adotar uma viga com altura de 25cm.

Regra simples para pré-dimensionamento de treliças!!

Treliças

Vigas em treliça tem uma altura maior do que as vigas de alma cheia (Perfis laminados I ou H ou ainda Perfis CS, VS e CVS) para o mesmo vão e a mesma carga. Sendo que o peso da treliça pode ser menor que o peso da viga de alma cheia. Quando utilizamos treliças podemos considerar a altura como sendo:

Os demais conceitos se aplicam da mesma maneira.

Regras simples para pré-dimensionamento de pilares!!

Continuando o assunto de pré-dimensionamento da estrutura, hoje o assunto são os pilares ou colunas. 

Pilares

Os pilares podem ser avaliados, no caso do aço, procurando-se a área definida pela carga dividida por uma tensão em torno de 120 MPa; no concreto armado essa área é obtida dividindo-se por uma tensão de 10 MPa. A estimativa de carga é feita multiplicando-se a área de influência de cada pilar por um valor de 10 a 8 KN/m vezes o número de andares. Para escritórios, com poucas paredes, utilizamos 8 KN/m. Para edifícios residenciais, onde há mais paredes, utilizamos 10 KN/m.

Resumo:

L = distância entre pontos de momento nulo

n = número de andares

Ai = Área de influência do pilar

Vamos agora considerar como podemos estimar as dimensões do pilar. Os perfis poderão ser CS (coluna soldada) , CVS (coluna viga soldada) e VS (viga soldada) e tubulares. A relação das dimensões entre altura do perfil e sua largura, de uma maneira geral, é:

O perfil mais adequado para pilar é o CS e CVS. A espessura das chapas para estrutura de aço variam de 9mm (3/8") a 25 mm (1") de uma maneira geral.

Simplificadamente, para o cálculo da área da coluna ou pilar, podemos assim proceder:

Resumo:

S = superfície (em cm²)

P = carga total sore o pilar

Exemplo:

Consideremos uma carga total sobre o pilar de 500.000 kg. Para acharmos as dimensões do pilar façamos simplificadamente:

S = 500.000 = = 417 cm²

         1200

A área do pilar é assim determinada de maneira aproximada:

S = 417
Adotemos uma espessura média de 1,9 cm. Assim temos:

Exemplo de pilares tubulares redondos

O cálculo é aproximado, pois tomamos uma estimativa para a carga; para considerar a área, consideraríamos tensões reduzidas de 1200 a 2000 kg / cm², e a área é aproximadamente em sua geometria, pois consideramos as dimensões tanto dos pilares como das colunas pelas suas dimensões maiores. Lembro que, apesar das dimensões serem aproximadas, elas são bastante precisas para uma primeira avaliação dos pilares.

Regras simples para pré-dimensionamentos de vigas!!

Existem algumas regras simples e diretas que nos ajudam a pré-dimensionar os elementos estruturais, sejam eles em concreto armado ou metálico. Estas regras geram dimensões, como a altura por exemplo, muito próximo da realidade do cálculo estrutural e auxilia o arquiteto em um projeto no qual o prazo é muito curto. Isso propicia um ganho de tempo real e um projeto arquitetônico próximo do projeto estrutural. 

Vigas

A altura de uma viga, dentro das condições colocadas, varia entre 1/10 e 1/20, para o concreto armado, e entre 1/15 e 1/25, para vigas em aço, da distância entre pontos de momento nulo.

Vigas Simples:

Nesse caso a distância entre pontos de momento nulo é o próprio vão da viga. Assim a altura estimada para a viga é de 1/10, para o concreto, ou 1/15, para o aço, e a largura é de um meio tijolo (22 cm ou 12 cm), utilizando o limite superior.

Vigas em Balanço:

Para as vigas em balanço a distância entre pontos de momento nulo é considerada 2L. Assim, a altura de uma viga em balanço é de 1/10 ou 1/15 do dobro do vão.

Vigas Contínuas:

No vão externo de uma viga contínua temos um ponto de momento nulo, que é o próprio apoio, e o segundo situa-se, aproximadamente, a 0,1 do segundo apoio, dando uma distância entre apoios de 0,9 de L1. No vão interno temos 0,1 de L2 para cada lado, dando uma distância entre pontos de momento nulo de 0,8 L2, conforme representado na figura. A distância do apoio ao ponto de inflexão tomamos como 0,1 , sendo este um valor conservador.

Para vigas engastadas em ambos os apoios esse valor é da ordem de 0,2. Recomendo ficar com o valor de 0,1. Esse procedimento justifica-se porque entre pontos de momento nulo esse trecho se comporta como uma viga simples apoiada. Os valores sugeridos de 0,9 e 0,8 do tramo, fornecem momentos fletores para a viga simplesmente apoiada, entre o máximo positivo e o máximo negativo, ficando mais próximo do máximo negativo.

Entretanto, devemos lembrar que muitas vezes, mesmo a viga resistindo, ela pode apresentar flecha incompatível com sua função. Isso é tanto mais verdade quanto maior o vão a se vencido pela viga. Devemos ficar sempre próximos ao limite que fornece a maior altura para que a previsão de dimensão contemple as flechas. Assim temos:

Concreto: 1/10 >= h >= 1/20

Aço: 1/15 >= h >= 1/25

Flechas Admissíveis nas Estruturas:

para carga permanente      f mrx = L / 300

para carga móvel               f mzx = L / 500

sendo L = vão da viga