UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONASCURSO DE ENGENHARIA CIVIL

Pr-Projeto de Trabalho de Concluso de Curso TCC

1 INTRODUO A educao do ensino superior tem como finalidade estimular a criao cultural e o desenvolvimento do esprito cientfico e do pensamento reflexivo, formando diplomados aptos para a insero em setores profissionais e para a participao no desenvolvimento da sociedade brasileira, colaborando na sua formao contnua visando estimular o conhecimento dos problemas do mundo presente, em particular os nacionais e regionais, alm de prestar servios especializados comunidade e estabelecer com esta uma relao de reciprocidade (BRASIL, 1996).Para isso muito importante que os assuntos ministrados no ensino superior sejam com frequncia aprimorados com a finalidade de os alunos terem cada vez mais compreenso dos assuntos ministrados e qualificao.Na Engenharia Civil importante o contato visual com obras para que os alunos compreendessem melhor a matria, porm nem tudo o que visto em sala de aula o aluno ter acesso na prtica. Por isso, muito importante que os alunos consigam visualizar atravs de recursos disponveis em sala de aula como as estruturas se comportam na prtica contribuindo assim com o seu aprendizado.

As Estruturas Mistas de Ao e Concreto esto sendo cada vez mais utilizado na construo civil em funo dos avanos tecnolgicos das ltimas dcadas que colaboraram para sua crescente utilizao. Tais avanos possibilitaram tambm o surgimento de equipamentos que facilitam o transporte e posicionamento dos elementos mistos incentivando a escolha desse tipo de estrutura.Denomina-se Estrutura Mista Ao-Concreto aquele no qual um perfil de ao (laminado, soldado ou formado a frio) trabalha em conjunto com o concreto, formando um pilar misto, uma viga mista, uma laje mista ou uma ligao mista. A utilizao de sistemas mistos amplia consideravelmente a gama de solues em concreto armado e em ao. Para exemplificar, nos pilares mistos, a contribuio do ao na resistncia pode chegar a 90% (NBR 8800), com a possibilidade de se usarem diferentes tipos de perfil e de ao estrutural, bem como diferentes disposies construtivas, em comparao com as estruturas de concreto armado, onde esta contribuio normalmente no chega a 40%.As vigas mistas passaram a ter grande utilizao aps a II Guerra Mundial. Anteriormente, empregavam-se vigas metlicas com lajes de concreto, sem considerar no clculo a participao da laje no trabalho da viga. Esta participao j era, entretanto, conhecida e comprovada pelas medidas de flechas das vigas com lajes de concreto. A carncia de ao aps a guerra levou os engenheiros europeus a utilizar laje de concreto como parte componente do vigamento, iniciando-se pesquisas sistemticas que esclareceram o comportamento da viga mista para esforos estticos e cclicos. Atualmente, em pases europeus e norte americanos, predominante a utilizao de estruturas mistas de ao concreto, utilizando de vigas mistas e lajes mistas, inclusive em pontes, no Brasil j utilizado principalmente no estado de So Paulo. Em Manaus possvel visualizar esse tipo de estrutura em grandes construes como: shoppings, indstrias e alguns edifcios.

2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo GeralCriar uma cartilha sobre o dimensionamento de Vigas de Estrutura Mista exemplicaficada e ilustrada de modo a gerar compreenso e interesse do aluno.

2.2 Objetivo Especfico1. Realizar o processo de dimensionamento de vigas Estruturas Mistas de Ao e Concreto;2. Ilustrar e exemplificar o assunto;3. Projetar possveis futuros problemas causado pelo mau dimensionamento;4. Desenvolver tcnicas paramelhor concepo e entendimento das estruturas mistas;5. Fortalecer as noes do comportamento das estruturas na prtica;6. Elaborar uma cartilha do processo de dimensionamento de vigas Estruturas Mistas de Ao e Concreto;

3 JUSTIFICATIVA O aluno, em geral, se interessa pela matria por ter afinidade pelo assunto. Em alguns casos essa afinidade decorre do mtodo de apresentao da disciplina pelo docente. notrio que, quanto mais interesse o aluno tm pela matria, mais ele ter disposio ao estudo, maior conhecimento ele adquirir. para esse fim que se pretende criar uma metodologia que estimule a criatividade, a visualizao, o interesse do aluno, que torne o assunto mais atrativo e notvel, para que assim, maior nmero de alunos aprendam mais e melhor.

4 FORMULAO DO PROBLEMA A dificuldade de alguns alunos em entender na prtica o que est sendo apresentado na teoria, pode induzir o aluno a no compreenso, ao erro e/ou desinteresse do assunto em questo. Considerando este fato, de que forma podemos contribuir com a didtica para minimizar ou at mesmo sanar esse problema?

5 METODOLOGIA A pesquisa ora proposta se realiza sob estudos literrios dos tipos de estruturas mistas existentes, suas caractersticas, comportamento e suas interaes.Aps os estudos literrios ser introduzido o procedimento de dimensionamento da estrutura, incluindo eventuais comportamentos que podem acorrer caso ela seja dimensionada de forma incorreta. Sero introduzidos ilustraes e exemplos justificando o uso das frmulas, grficos e situaes que influenciam nos clculos.Criar-se- uma simulao de como esse processo acontece na prtica, desde a anlise do projeto arquitetnico obtido pelo profissional at a formulao doprojeto estrutural. Por fim, ser elaborado um guia ilustrativo para fins didticos, com o processo de dimensionamento de estrutura mista, e todas as outras informaes relevantes da pesquisa.

6 REVISO DE LITERATURA 6.1 HistricoOs sistemas mistos ao-concreto ganham corpo a partir da dcada de 60 com o desenvolvimento de mtodos e disposies construtivas que garantem o funcionamento conjunto desses dois materiais, ampliando de forma considervel as opes de projeto e construo (QUEIROZ, 2012).Nas construes mistas primeiramente o concreto foi usado como material de revestimento, protegendo os perfis de ao contra o fogo e a corroso. Embora o concreto tivesse uma participao em termos estruturais, sua contribuio na resistncia era ignorada nos clculos.Em1801foiconstrudooprimeiroedifcioindustrialcomestruturametlicaem Manchester no Reino Unido, neste sculo diversas obras foram realizadas,inclusive o Palcio de cristal em Petrpolis no Estado do Rio de Janeiro, inspirado no Palcio de cristal de Londres.Aps a primeira guerra mundial os perfis metlicos passaram a ser um dos principais insumos da construo, a construo civil passou a utilizar o potencial produtivo siderrgico conquistado na indstria armamentista para reconstruo da Europa .Segundo Malite (1990), com o aumento da produo de ao estrutural no Brasil e com a busca de novas solues arquitetnicas e estruturais, foram construdos vrios edifcios no sistema misto nos ltimos anos. As estruturas mistas foram normatizadas pela primeira vez em 1986 pela NBR-8800: Projeto e Execuo de Estruturas de Ao de Edifcios, a qual aborda o dimensionamento e execuo somente dos elementos mistos submetidos flexo (vigas mistas). 6.2 Conceito e VantagensAsestruturas mistas so formadas por um sistema de ligao entre perfis de ao e concreto estrutural de forma que os materiais trabalhem conjuntamente para resistir aos esforos solicitantes. Assim, podendo ser explorado asmelhores caractersticas de cada materialtanto em vigas e pilares, quanto nas lajes.Autilizaode elementosmistos e, por conseqncia, desistemas mistos, ao-concreto amplia consideravelmente o conjunto de solues em concreto armado e em ao.Anecessidadecada vez maior de grandes reas livresporpavimento, que resulta em grandes vos para as vigas, acrscimo de fora vertical nos pilares e um maior espaamento entre eles influencia na crescente utilizao de estruturas mistas, neste tipo de situao, os elementos mistos possibilitam a reduo das dimenses da seo, ampliando as reas livres e reduzindo as foras verticais que chegam nas fundaes.Outroaspectoimportante a necessidade de atender aos prazos de entrega da edificao, fator que requer o emprego de sistemas estruturais para os quais seja possvel obter rapidez e facilidade de execuo, sem grandes acrscimos no custo final da edificao.Por vezes a localizao da edificao que resulta em espao reduzido para montagem de canteiro de obras e limitaes impostas pela vizinhana. O que tambm requisita o sistema misto.Nas ltimas dcadas os avanos tecnolgicos colaboraram com o surgimento de equipamentos que facilitam o transporte e posicionamento dos elementos mistos o que colabora para a crescente utilizao de estruturas mistasPelo fato da possibilidade de dispensar frmas e escoramentos no uso de estruturas mistas, especificamente em relao s estruturas em concreto armado, reduz-se o custos com materiais e mo-de-obra, do peso prprio da estrutura devido utilizao de elementos mistos estruturalmente mais eficientes e o aumento da preciso dimensional dos elementos.Em relao s estruturas de ao, as estruturas mistas permitem reduzir o consumo de ao estrutural e substituindo parte dele pelo concreto, que tem menor custo.Todosestesfatoresso responsveis pelos avanos tecnolgicos verificados nos processos construtivos. importante frisar que o emprego de elementos mistos constitui no s uma opo de sistema estrutural, mas tambm no processo construtivo.6.3 Elementos EstruturaisAsestruturaspodem ser idealizadas como a composio de elementos estruturais bsicos, classificados e definidos de acordo com a sua forma geomtrica e sua funo estrutural ( NBR 6118:2003 ).As estruturas podem ser caracterizadas a partir de sua geometria e carregamentos preponderantes ao qual esto submetidos.6.3.1 Elementos LinearesDe acordo com a NBR 6118:2003 os elementos lineares so aqueles que o comprimento longitudinal supera em pelo menos trs vezes a maior dimenso da seo transversal da barra.Vigas: onde os efeitos da flexo so preponderantes, normalmente encontrados na horizontal;Pilares: elementos de eixo reto, onde as foras normais de compresso so preponderantes;Tirantes: elementos idnticos aos pilares, entretanto, os esforos normais de trao so preponderantes;Arcos: elementos curvos, onde as foras normais de compresso so preponderantes em que agem conjuntamente esforos de flexo.6.3.2 Elementos de SuperfcieSo elementos em que uma das dimenses relativamente pequena se comparada s demais (NBR 6118:2003). Os elementos de superfcie mais comuns de acordo com sua funo estrutural podem ser divididos em:Placas: elementos sujeitos principalmente a esforos normais a seu plano, quando dispostas na horizontal so chamadas de lajes;Chapas: elementos sujeitos principalmente a foras contidas no seu plano, quando dispostas na horizontal so denominadas viga-parede e dispostas na vertical so chamados de pilar-parede;Cascas: elementos de superfcie no planos.6.4 Elementos MistosContra a ao do fogo e da busca por maior rigidez surgiram os elementos mistos com a finalidade da proteo dos perfis de ao. Sua utilizao, quer seja na forma de vigas mistas, lajes mistas ou pilares mistos, tem apresentado um grande crescimento nas ltimas dcadas.Devido crescente utilizao, critrios para dimensionamento e verificao de elementos mistos foram incorporados a diversas normas tcnicas, sobretudo naquelas que abordam estruturas de ao.6.5 Conectores de CisalhamentoO comportamento de estruturas mistas baseado na ao conjunta entre o perfil de ao e o concreto armado. Para que isto ocorra, necessrio que na interface ao- concreto desenvolvam-se foras longitudinais de cisalhamento (QUEIROZ,2001). Suas principais funes so a de transferir fluxo de cisalhamento na interface da viga mista, bem como impedir a separao vertical entre laje de concreto e perfil de ao, movimento conhecido como uplift, garantindo assim a interao dos elementos obtendo comportamento uniforme.(PLENTZ,2011). Os conectores de cisalhamento so classificados em flexveis e rgidos.

Conectores de cisalhamentoFonte: PFEIL,2000

6.5.1 Pinos com Cabea ou Stud BoltO conectar tipo pino com cabea o mais utilizado na prtica. Desenvolvido na dcada de 40 pela Nelson Stud Welding, consiste de um pino especialmente projetado para funcionar como um eletrodo de solda por arco eltrico e ao mesmo tempo, aps a soldagem, como conectar de cisalhamento, possuindo uma 'cabea com dimenses padronizadas para cada dimetro (QUEIROZ,2001).

Descrio do Stud bolt: Fonte: catlogo ciser6.6 Ao EstruturalOs aos padronizados mais utilizados em construo civil so listados a seguir. Formas estruturais laminadas a quente: A36/A36M, A529/A529M, A572/A572M, A588/A588M, A709/A709M, A913/A913M, A922/A922M. Os mais freqentemente utilizados na construo civil so A36/A36M e A572/A572M (PLENTZ,2011).O ao estrutural a ser empregado na estrutura deve ser especificado para a sua superfcie o grau de corroso aceitvel, entre os seguintes:I) Substrato de ao sem corroso, com carepa de laminao ainda intacta;II) Substrato de ao com incio de corroso e destacamento da carepa de laminao;III) Substrato de ao onde a carepa de laminao foi eliminada pela corroso ou que possa ser removida por raspagem, com pouca formao de cavidades visveis (pites);IV) Substrato de ao onde a carepa de laminao foi eliminada pela corroso e com grande formao de cavidades visveis (pites).

6.7 ConcretosO concreto o material mais utilizado na construo civil composto por uma mistura de cimento, areia, pedras britadas e gua, alm de outros materiais eventuais, os aditivos e adies (PLENTZ,2011).6.7.1 Concreto estruturalTermo que se refere ao espectro completo da aplicao do concreto como material estrutural. Os concretos so classificados, segundo a NBR 8953/ 1992 em grupos de resistncia, grupo I e grupo II (tabela 3), conforme a resistncia caracterstica compresso (fck), determinada a partir do ensaio de corpos de prova preparados de acordo com a NBR 5738 e rompidos conforme a NBR 5739 (PLENTZ,2011).6.8 Vigas MistasConstitudas de um perfil de ao suportando uma laje de concreto apoiada na mesa superior e a ela ligada por meio de conectares, vigas mistas ao-concreto tm sido consideradas o sistema estrutural mais eficiente para suportar as cargas gravitacionais de pisos de edifcios, devido, principalmente, facilidade de construo e reduo de peso da viga de ao. Redues de peso da ordem de 20 a 40% podem ser atingidas em sistemas bem dimensionados, tirando-se partido dos dois materiais bsicos componentes, o ao e o concreto. Por estas razes, vigas mistas ao-concreto constituem o sistema de piso mais utilizado em edifcios. No limite, o sistema atingir o ponto de mxima eficincia quando a linha neutra estiver localizada em uma posio tal que permita que as tenses de compresso na flexo sejam resistidas apenas pelo concreto e o perfil de ao seja responsvel por resistir s tenses de trao (QUEIROZ,2001).Originalmente, as vigas mistas eram construdas com lajes planas moldadas "in loco", utilizando-se frmas removveis. Porm, nos pases industrializados, a partir dos anos 60, na Amrica do Norte, e do final dos anos 70, na Europa, o sistema com frma de ao incorporada, ou laje mista, foi ganhando popularidade e hoje o sistema de laje mais difundido naqueles pases. As vantagens e desvantagens deste sistema sero vistas (QUEIROZ,2001).Duas situaes de construo so possveis com vigas mistas: o sistema escorado e o no-escorado. No sistema escorado, toda a carga resistida pelo sistema misto, sendo necessrio que a viga seja escorada at que o concreto atinja resistncia suficiente para que a ao mista possa ser desenvolvida. No sistema no-escorado, a viga de ao, trabalhando isoladamente, dimensionada para resistir ao peso prprio do concreto fresco, juntamente com outras cargas de construo, aplicadas antes que o concreto adquira resistncia adequada. A viga de ao calculada assumindo-se que esteja lateralmente travada pela frma, se esta possuir rigidez suficiente e estiver adequadamente ligada a ela, como o caso de frmas de ao com nervuras transversais ao eixo da viga. Nos demais casos, as vigas so tratadas como lateralmente destravadas entre apoios ou entre pontos de ligao de vigas que nela se apiam. Tradicionalmente, os perfis I laminados (ou soldados, no caso do Brasil) tm sido utilizados para suportar a laje de concreto, com ligaes rotuladas nos apoios. Todavia, algumas variaes tm sido utilizadas para atender as crescentes demandas dos sistemas construtivos modernos, difceis de serem alcanadas com o sistema tradicional, como por exemplo, maior facilidade de passagem de dutos, reduo da altura entre pavimentos, aumento da rigidez e da freqncia prpria do piso, entre outros (QUEIROZ,2001).

Modelos de vigas MistaFonte: Plentz, 2011

7. RESULTADOS ESPERADOS Projetar o assunto terico para uma perspectiva da realidade; Demonstrar a importncia de verificao dos clculos; Instigar a pesquisa a alunos do curso de Engenharia Civil; Desenvolver tcnicas para melhor concepo e entendimento das estruturas mistas; Projetar o assunto terico para uma perspectiva da realidade; Projetar possveis futuros problemas causado pelo mau dimensionamento; Elaborar um guia do processo de dimensionamento de vigas, laje s pilares de Estrutura Mista Ao-Concreto que desperte o interesse do aluno;

8 CONCLUSO Aps os procedimentos realizados no Trabalho de concluso de Curso se pretende-se concluir com a criao da cartilha de dimensionamento de Estruturas Mista Ao-Concreto.

9 CRONOGRAMA

EtapaMESES

mar.abr.mai.jun.jul.ago.set.out.nov.dez.

2013201320132013201320132013201320132013

1 Elaborao do ProjetoXXXX

2 Levantamento BibliogrficoXXXXXXXX

3 Entrega do ProjetoX

4 Apresentao do projetoX

5 Leitura e seleo de textos para embasamento tericoXXXXXXXX

6 Anlise dos ResultadosXX

7 Elaborao da DissertaoXXXXX

8 Elaborao do GuiaXXX

9 Defesa da DissertaoX

10 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 8953: Concreto para fins estruturais - Classificao por grupos de resistncia. Rio de Janeiro, 1992.ASSOCIAOBRASILEIRADENORMASTCNICAS.NBR14323: Dimensionamentode estruturas de ao em situao de incndio. Rio de Janeiro, 2000.ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - procedimentos. Rio de Janeiro, 2003.ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 8800: Projeto e execuo de estruturas de ao de edifcios. Rio de Janeiro, 1986.ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6120: Cargas para o calculo de estruturas de edificaes. Rio de Janeiro, 1980.BRASIL Lei n 9.394, de 20 de dezembro de 1996. Lei de Diretrizes e Bases da Educao Nacional. Legislao Federal. stio eletrnico internet - planalto.gov.br DEMO, Pedro. Formao dos formadores bsicos. In: Em Aberto. vol.12, n. 54,1992. P.23-43.MALITE, M. Sobre o clculo de vigas mistas ao-concreto: nfase em edifcios. 1990. So Carlos. 144p. Dissertao (Mestrado) Escola de Engenharia de So Carlos - Universidade de So Paulo.PLENTZ, G. Estruturas mistas: ligaes entre concreto e ao nas vigas mistas. 2011. Monografia. Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul.

PFEIL, Walter. Estrutura de Ao Dimensionamento Prtico. 7. Ed.Rio de Janeiro: LTC, 2000, 335p.;PINHEIRO, Antonio Carlos da Fonseca. Estruturas Metlicas Clculos, detalhes e exerccios e projetos Ed.Edgard Blucher Ltda., 2001, 300p.;QUEIROZ, G.; PIMENTA, R. J.; MARTINS, A. G. Estruturas mistas. Vol I. Rio de Janeiro: IABr/CBCA, 2010.

_____________________________Assinatura do prof. orientador

__________________________Assinatura do acadmico_______________________________________________________________________________________________Universidade do Estado do Amazonas Avenida Darcy Vargas, 1200. Parque Dez Manaus/Amazonas. CEP: 69065-020 Professora de TCC: Prof. Dra. Valdete Santos e-mail: eng.valdete@gmail.com