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AULA 5 - Carregamento das estruturas de concreto

Atualizado: 26 de fev.




CARREGAMENTO

As cargas ou ações características (forças) a serem consideradas no cálculo de uma estrutura. Podem ser divididas em dois grupos:

  • Cargas permanentes;

  • Cargas acidentais (variáveis).

Peso próprio, sobrecarga, lajes, vigas e pilares. Concreto armado: concreto e aço. Carregamento estrutural de um edifício.
Edifício de concreto armado

Cargas permanentes: são constituídas pelo peso próprio da estrutura e pelos pesos de todos os elementos construtivos fixos e instalações permanentes. As cargas permanentes normalmente geram forças de campo gravitacional, ou seja, ações verticais, subdividindo-se em:

  • Peso próprio da estrutura;

  • Revestimento e instalações (contra-piso, piso, paredes divisórias, etc).

Na falta de determinação experimental, podemos utilizar os valores das tabelas deste capítulo ou consultar a NBR 6120 (essa norma dispõe sobre as cargas para o cálculo de estruturas de edificações).


Carregamento estrutural. Cargas por peso específico de materiais. Concreto Armado, Argamassa, Alvenaria, Enchimento, Granito e Mármore
Cargas para Edifícios - NBR 6120:2019

Quando forem previstas paredes divisórias, cuja posição não esteja definida no projeto, pode ser admitida, além dos demais carregamentos, uma carga uniformemente distribuída por metro quadrado de piso não menor que um terço do peso por metro linear de parede pronta, observado o valor mínimo de 1 kN/m².


Cargas acidentais: são as cargas que podem atuar sobre as estruturas das edificações em função do seu uso (pessoas, mobiliários, materiais diversos, veículos etc.) ou cargas de fatores externos, como a ação dos ventos e terremotos. As cargas acidentais nem sempre geram forças de campo gravitacional sobre as estruturas, como na ação dos ventos, que tem componentes de força horizontal. Subdividem-se em:

  • Sobrecarga (materiais, pessoas, veículos, mobiliário);

  • Força acidental (ventos, furações, terremotos);

  • Força excepcional (ataque terrorista).

As cargas acidentais são determinadas pela NBR 6120.


Cargas acidentais para edificações residenciais: dormitórios, despensas, escadas e garagem
Cargas acidentais

CARACTERIZAÇÃO DAS CARGAS

Para efetuarmos o cálculo das peças estruturais e a correta modelagem matemática é necessário fazer a caracterização das cargas, conforme abaixo:

Carga concentrada: É aquela que atua em um determinado ponto ou região com área desprezível. Exemplos:

  1. Transmissão de esforços de um pilar num elemento de fundação;

  2. Viga apoiada em outra viga, descarregando sobre esta.

Carga distribuída: É aquela cuja superfície de aplicação sobre a estrutura não pode ser considerada como reduzida a um ponto. Pode ser uniforme ou variável:


Carga distribuída uniforme: são aquelas que atuam uniformemente em uma superfície ou em um elemento estrutural linear. Ex.: Peso próprio da laje, peso próprio de vigas ou paredes.

  • Carga distribuída variável: atuam de forma variável. Ex.: Carga da água sobre as paredes de reservatórios ou de piscina; carga de terra sobre um muro de arrimo.

Estruturas: Cargas concentradas, distribuída uniforme e variável
Distribuição de cargas

De acordo com a característica da carga, esta terá uma respectiva unidade de medida, como segue:

  • Carga concentrada ...... kN (quilo-newton)

  • Carga distribuída ......... kN / m (quilo-newton por metro)


PESO PRÓPRIO (g1) DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Lajes: Para o cálculo estrutural, o carregamento das lajes é definido por metro quadrado, pouco importando seu tamanho total. Portanto, o peso próprio da laje é definido também por metro quadrado, conforme abaixo:

Cálculo do peso próprio de laje maciça

Vigas: As vigas são elementos lineares que recebe sua carga transversalmente, portanto sua carga é distribuída por metro linear, no seu comprimento, e calculada assim:

Cálculo do peso próprio de vigas de concreto armado

Pilares: Os pilares são elementos lineares na vertical que trabalham predominantemente à compressão, portanto, devemos calcular seu peso próprio total, no respectivo andar:

Cálculo do peso próprio de pilares de concreto armado

CARGAS ADICIONAIS DOS ELEMENTOS FIXOS (g2) DA EDIFICAÇÃO

As cargas de outros elementos fixos da construção, além da estrutura propriamente dita, incidem sobre lajes e vigas. Os pilares não recebem cargas adicionais desses elementos fixos diretamente; recebe apenas a carga de outros elementos estruturais, por exemplo, as vigas.

Lajes: As lajes recebem a carga de revestimentos de piso, impermeabilização, enchimentos, paredes divisórias, etc. Como proceder:

  • utilizar valores tabelados da NBR-6120;

  • pesquisar ou determinar experimentalmente o peso específico dos materiais.

Com o peso específico definido, deve-se calcular a carga por m².

Cálculo das cargas permanentes em uma laje de concreto armado
Cargas permanentes

Vigas: As cargas adicionais dos elementos fixos para vigas é a carga de alvenaria. Essa carga é distribuída por metro linear, no seu comprimento, e calculada como segue:

Cálculo da carga de alvenaria sobre vigas de concreto armado
Carga de alvenaria sobre vigas

CARGAS ACIDENTAIS (SOBRECARGA)

Além do peso próprio e da carga proveniente dos elementos fixos da construção, temos de considerar as cargas pertinentes ao uso da edificação. São exemplos de cargas que atuam em função do uso:

  • pessoas;

  • mobiliários;

  • veículos;

  • materiais diversos.

As cargas acidentais incidem apenas sobre as lajes.

Devemos somar a carga acidental (q) ao peso próprio e às demais cargas fixas das lajes. Para isso, usamos os valores das cargas previstas na ‘NBR 6120: Cargas para o cálculo de estruturas de edificações’.

A CARGA DE PROJETO DE UMA LAJE

Depois de se calcular o peso próprio da laje , as cargas fixas adicionais e cargas acidentais, devemos somá-las para determinarmos a carga característica da laje (P), também chamada carga de projeto.

Fórmula para o cálculo da carga de projeto de uma laje de concreto armado
Carga de projeto de uma laje de concreto

DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS DAS LAJES PARA AS VIGAS

As lajes se apóiam sobre vigas e, portanto, a carga da laje precisa ser transferida para este apoio. Essa carga pode ser calculada por método simplificado conhecido como “processo de áreas” que considera as áreas de influência de cargas, conforme figura abaixo.

Cálculo da distribuição de cargas das lajes para as vigas pelo processo de áreas de influência
Distribuição de cargas das lajes para as vigas

As cargas que serão transferidas das lajes para as vigas são calculadas pelas áreas de influência (m²) multiplicadas pela carga característica da laje (kN/m²) e divididas pelo comprimento da viga (m). Esse processo está resumido nas fórmulas abaixo:

Fórmula para distribuição de cargas para as vigas
Expressão para determinação da transferência de cargas do painel de laje para as vigas

Exemplo de tabela auxiliar para o cálculo das cargas das lajes e sua distribuição às vigas:

Planilha modelo da distribuição de carga das lajes para as vigas
Distribuição de cargas das lajes para as vigas

No caso de lajes em balanço, onde a transferência de carga se dá apenas para um dos lados da laje onde há o engastamento, o cálculo será: Pb = P · lx


DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS DAS VIGAS PARA OS PILARES

As vigas recebem as cargas das lajes adjacentes, de seu próprio peso e das alvenarias sobre elas. Devemos fazer o esquema de cargas e calcular as reações de apoio. O valor da reação de apoio de todas as vigas que chegam ao pilar é sua carga de topo. Quando somamos o peso próprio do pilar, temos a carga do pilar (Nk).





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