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Apresentação

  1. 1. INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA Departamento de Engenharia CivilTrabalho Final para Obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil Pedro André Gomes Carreira 2010
  2. 2. Objectivos do Trabalho:Enquadramento do Proj. de ArquitecturaCondicionantes Projecto das Estruturas Resistentes em Betão Armado Edifício AdministrativoEnquadramento do Projecto de Estruturas Apoio à Frota Circulante do Metro do MondegoModelação do Modelo de Cálculo O Trabalho inclui Peças Escritas e Desenhadas, que envolvem:AcçõesAnálise sísmica Análise Estrutural Modelação em SAP2000Combinação de Acções Dimensionamento de Elementos EstruturaisDimensionamento Vigas (RSA,REBAP e EC2)Dimensionamento Pilares Memória descritiva e Justificativa e Memória deDimensionamento Lajes CálculoDimensionamento Sapatas 2
  3. 3. Sistema de Mobilidade do Mondego – Abrange o Concelho de Coimbra, Miranda do Corvo e LousãNovo conceito de mobilidade baseado no Sistema Tram-Train –Veículo metropolitano ligeiro adaptado à circulação Em meio Urbano,Suburbano e Regional Coimbra Ceira Lousã Miranda do Corvo Edifício Administrativo em estudo servirá de apoio a toda a rede de transportes do Metro do Mondego 3
  4. 4. Forma de Triângulo rectângulo 4 Pisos Cobertura 2 de maiores dimensões e enterrados Piso2 ao longo dos catetosPiso 1Piso 0 Núcleo FuncionaisPiso -1 Escadas e 2 elevadores N1 e N2 2 Pisos enterrados Elevadores N2 N1 Escadas 4 níveis de funcionalidade 1nível - Cozinha, Vestiários e Cateto 1 - Enterrado arrumos 2nível – Gabinetes e Logradouro Cateto 2 - Enterrado 3nível - Gabinetes e Arrumos 4nível - Gabinetes e Arrumos Arruamentos Internos 4
  5. 5. GeométricosArruamento Principal Projecto de Arquitectura NO Orográficos Arruamento Interno - Tráfego Ligeiro e Pouco intenso 2 encostas do terreno natural: Noroeste 34 % Sudoeste inclinação suave PH SE Hidráulicos Linha de água Orientação Nordeste Arruamento de Acesso ao Parque de Estacionamento Geotécnicos Z≈50m Campanha Sondagens: Z≈48m SPT de 60 Pancadas Solos siltosos com Consistência dura Parque de Estacionamento Z≈60m Arruamento Rodoviários PrincipalFundações=44,93m Fundações=45,3m Arruamentos 5
  6. 6. Betão - C30/37 Pilares Núcleos N1 e N2Armadura – A500NR Rectangulares - 30 a 80 cm Esp. =25cm Trapezoidais - 35 x 80 x 35 cm Cobertura Muros de Suporte Esp. - 35 a 45 cm N1 N2 Saguão - 50 cm Laje Lajes Fungiformes maciças: Piso 1 Piso Corrente - 30 cm Cobertura - 30 cm Arruamentos - 32 a 38 cm Logradouro - 32 cm Fundações Piso 0 Sapatas isoladas com secção variável Escadas – 35cm ligadas por Lintéis de Fundação Vigas de Bordadura 35 x 80 cm Piso -1 6
  7. 7. Enquadramento do Proj. de ArquitecturaCondicionantesEnquadramento do Projecto de EstruturasModelação do Modelo de CálculoAcçõesAnálise sísmicaCombinação de AcçõesDimensionamento VigasDimensionamento PilaresDimensionamento LajesDimensionamento Sapatas 7
  8. 8. . Método dos elementos Finitos . 6 Graus de Liberdade . Análise LinearE.F. de Casca Elementos Finitos de Casca E.F. Linear Lajes, Paredes e Núcleos Centrais Maioritariamente elementos quadrados de 4 nós (75x75cm) Desprezaram-se as deformações de corte (espessura baixa). Elementos Finitos Lineares Pilares e Vigas Resistência à torção desprezada 8
  9. 9. . Revestimento . Paredes Divisórias Interiores. Piso Corrente (madeira) 1,5 kN/m2 . Piso Corrente (alvenaria) 1,5 kN/m2. Cobertura (AVAC) 2 ou 4 kN/m2. Paredes Exteriores . Equipamento.Paredes em Vidro 4 kN/m.Paredes em Alvenaria 8 kN/m . Cobertura (AVAC) 3 ou 6 kN/m2 9
  10. 10. . Enchimento . Pavimento. Arruamento Principal 0,5 a 2 kN/m2 . Arruamento Principal 2 kN/m2. Arruamento Secundário 0,5 a 2 kN/m2 . Arruamento Secundário 2 kN/m2. Acção da água interior . Acção das terras exteriores.Passagem Hidráulica 20 kN/m2 .Passagem Hidráulica 23,4 kN/m2 10
  11. 11. . Impulso de terras . Força de amarração das catenárias. Muros de Suporte Variável . Pilares 5 a 23 kNγ = 18 kN/m3K = 0,5 0.Sobrecarga (Compartat. de carácter colectivo) . Sobrecarga (Terraço não acessível) . Piso Corrente 3 kN/m2 . Cobertura 1 kN/m2 11
  12. 12. Acção 2: Carga uniformemente distribuída Q Acção 1: Veículo TipoArruamento Interno – Classe II: +Carga transversal com distribuição linear Q . Carga Transversal linear (Q1) Classe 2 2 . Veículo Tipo 1 (VT1) – – Classe Actuação em Separado de 2 tipos de Sobrecargas:Acção 1: Veículo Tipo (100 kN Eixo) . Carga Transversal linear (Q2) – Classe 2 . Veículo Tipo 2 (VT2) – Classe 2Acção 2: Carga uniformemente distribuída Q (3 kN/m2) + Carga transversal . Carga Transversal linear (Q3) – Classe 2 com distribuição linear Q (30 kN/m) . Veículo Tipo 3 (VT3) – Classe 2Zonas Críticas: . Carga Transversal linear (Q4) – Classe 2M(-) , N - Zona Sobre os Pilares . Veículo Tipo 4 (VT4) – Classe 2M(+) - Zona a Meio Vão da Laje . Carga Uniformemente Distribuída (Q1-Q4) . Veículo Tipo 5 (VT5) – Classe 2 12
  13. 13. . Veículo Bombeiros 1(VB1)Arruamento de acesso ao parque deestacionamento :Arruamento de AcessoAcção 1: Veículo de Bombeiros (90 kN por eixo)Acção 2: SC de acesso (5 kN/m2) . Veículo Bombeiros 2 (VB2)Zonas Críticas:M(-) , N - Zona Sobre os PilaresM(+) - Zona a Meio Vão da Laje . Carga Uniformemente Distribuída 13
  14. 14. Análise dinâmica – Método por Sobreposição Modal dos Espectros de Resposta. Acção Sísmica Tipo I : . Acção Sísmica Tipo II:(magnitude moderada e Pequena distância focal) (maior magnitude a maior distância focal) Tipo de Terreno – Tipo II (Solo incoerente compacto) Taxa Amortecimento – 5% Período Aceleração 14
  15. 15. Análise Sísmica – Sismo Tipo 1 Resposta máxima numa direcção – Combinação Quadrática Completa ( CQC). Modelação da Massa Combinação direccional – Raiz Quadrada da soma dos quadrados (SRSS) Somatório das Carga Permanentes Coeficiente de Sismicidade - 0,5 (Coimbra -Zona C) Valor Quase Permanete das Coeficiente de Comportamento Cargas Variáveis - 2,5 (Ductilidade Normal) 15
  16. 16. Estado limite Último Geral Estado Limite Último Base (ELU-Base)Sd q S Gki q SQ1k q 0j SQjkAcções Permanentes: Todas as Acções PermanentesAcções Variáveis Base: Impulso de terras x γ (1,5) Sobrecarga de escritórios x γ (1,5) Sobrecarga na cobertura x γ (1,5) E.L.U Veículo Tipo (ELU-VT) VT x γ (1,5)E.L.U Carga Unif.+Transv. (ELU-Q) Q x γ (1,5)E.L.U Veículo Bombeiros (ELU-VB) VB x γ (1,5)E.L.U Sobre. Rodoviária (ELU-Scrod) SCrod x γ (1,5) 16
  17. 17. Estado limite Último Sismo Estado limite de Utilização Estado Limite Último Sismo Base Estado Limite de Utilização (ELUsismo -Base) (Freq-Base) Sd S Gki q SEk 2 kj SQkj Sd S Gki 1kj SQkj 2 kj SQkjAcções Permanentes: Acções Permanentes: Todas as Acções Permanentes Todas as Acções PermanentesAcções Variáveis Base: Acções Variáveis Base: Sobrecarga Impulso de terras x ψ2(0,4) Impulso de terras x ψ1(0,7) Sobrecarga de escritórios x ψ2(0,4) Sobrecarga de escritórios x ψ1(0,6) Sobrecarga na Cobertura x ψ2(0) Sobrecarga na Cobertura x ψ1(0) Sobrecarga Rodoviária x ψ2(0,6) Freq - Veículo Tipo VT x ψ1 (0,4) Freq- Carga Unif.+Transv. Q x ψ1 (0,4)E.L.U Sismo 1(ELU-S1) Sismo 1 x γ (1,5) Freq- SC Rodoviária SCrod x ψ1 (0,7)E.L.U Sismo 2(ELU-S2) Sismo2 x γ (1,5) Freq- Veículo Bombeiros VB x ψ1 (0,4) 17
  18. 18. Enquadramento do Proj. de ArquitecturaCondicionantesEnquadramento do Projecto de EstruturasModelação do Modelo de CálculoAcçõesAnálise sísmicaCombinação de AcçõesDimensionamento VigasDimensionamento PilaresDimensionamento LajesDimensionamento Sapatas 18
  19. 19. Armadura Long. Dados Esforços Dimensões Armadura Long. Inferior Superior Vsd máx Msd(+) Msd(-) Viga Secção b (m) h (m) d (m) As (cm2) As (cm2) (kN) (kNm) (kNm) 0,00 193,19 0,00 -252,87 0,063 0,067 8,19 0,000 0,000 0,00 0,35 187,36 0,00 -185,60 0,047 0,049 5,91 0,000 0,000 0,00V-1.06.01 0,35 0,80 0,76 0,71 181,52 0,00 -120,39 0,030 0,031 3,78 0,000 0,000 0,00 1,06 175,69 0,00 -57,25 0,014 0,015 1,77 0,000 0,000 0,00 Envolvente dos maiores esforços μ = Valor Reduzido do Valor de Cálculo do Msd B Vsd e Msd de todos os E.L.U d2 Assup Fórmulas Simplificadas em flexão simples para vigas rectangulares H ω= Percentagem Mecânica de Armadura Asinf d1 μ≤0,31 ω=μ (1+μ) As,máx = 8,19 cm2 Armadura As (cm2) MRd (kNm) V-1.06.01 12,31 394,3 19
  20. 20. Dados Esforços ELU Geometria Excentricidades Adicionais Nsd Msd, x Msd, y bx by L ea,x e2, x ec, x ea,y e2, y Pilar Combo Secção η, x η, y λ, x λ, y (kN) (kNm) (kNm) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 0,00 -2963,56 38,44 -45,56 0,50 0,35 4,75 1,0 1,00 32,91 47,01 0,0 0,0 0,0 0,020 0,015 ELU-P17T10 2,38 -2947,98 4,15 14,24 0,0 0,0 0,0 0,020 0,015 SCrod 4,75 -2932,39 -30,14 74,04 0,0 0,0 0,0 0,020 0,015. ELU- SCrod ,. ELU-Sismo1 e ELU-Sismo2 (máx e mín) Verificação de Segurança ao E.L.U de Momento na Secção Crítica (meio vão): Encurvadura : =1 Maior: ea,y (Excentricidade acidental) Cálculo em flexão desviada 2cm Dados Esforços Finais Resist. Fs e2,y (Excentricidade Adicional) Nsd Msd, x Msd, y Depende: Pilar Combo Secção Fs Esforço Normal (kN) (kNm) (kNm) 1,37 Tipo de Betão 0,00 -2963,56 38,44 45,56 ELU- Características da secçãoP17T10 2,38 -2947,98 15,38 133,70 1,25 SCrod P17T10 Comprimento de encurvadura 4,75 -2932,39 30,14 74,04 1,35 20
  21. 21. 41 kNm/m 65 kNm/m Φ12//0,20+ Φ8//0,20 Mrd=91,29 kNm/m 90 kNm/mΦ12//0,20+ Φ10//0,20Mrd=96,63 kNm/m Φ12 //0,20 Mrd=58 kNm/m 82 kNm/m Φ12//0,20+ Φ 8//0,20 60 kNm/m Mrd=91,29 kNm/m Φ12//0,10 Mrd=113,27 kNm/m Laje de Topo do Piso0 21
  22. 22. Acções – Centro da Sapata isolada Vy 0,5 Esforço Normal proveniente da Estrutura med Mx Pilar N (kN) Peso da Sapata a Peso do Solo Acima da sapata (h=0,5m) Res. b 0,35 dy ey Mxx, Base (kN/m) CG B My Vx Momento Proveniente da Estrutura ex Myy, Base (kN/m) dx 2,20 Excentricidades A 2,40 Dados Resultados Resultados Mx Base My Base ex ey σ med Tensão Média uniforme do Solo: Nó Comb. N (kN) (kNm) (kNm) (m) (m) (kPa)P17T10 Rara-SC 2016,97 30,44 -21,98 0,02 0,01 390,74 (S3) P17 Método das Escoras -Tirantes ou Método das Bielas R1, x Ft, x As, x R1,y Ft, y As, y 2 (kN) (kN) (cm ) (kN) (kN) (cm2) Armadura Adoptada1021,33 1466,43 15,48 1018,57 1471,08 15,53 As Inf, x As Inf, y φ16//0,10 φ16//0,20 φ12//0,20 Reacção do terreno 20,11 cm2/m 15,70 cm2/m 22Força de tracção
  23. 23. A realização deste trabalho Permitiu: Alargar conhecimentos fundamentais para o dimensionamento deestruturas e fundações em Betão Armado. Análise Estrutural em SAP2000; Desenhos Geométricos e de Pormenor; Peças Escritas e Desenhadas. 23
  24. 24. Título: Projecto de Fundações e Estruturas do Edifício Administrativodo Parque de Materiais e Oficinas de Ceira.Pedro André Gomes Carreira - Bacharelato em Engenharia CivilTrabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil Orientadores: Eng. António José Carrasquinho de Freitas, Prof. Adjunto (ISEL/IPL) Eng. Jorge Manuel Gil Nunes Meneses, PROFICO Júri: Presidente: Mestre Eng.ª Cristina Ferreira Brito Machado, Prof. Coord. (ISEL/IPL) Vogais: Mestre Eng. António Carlos Sousa Gorgulho, Prof. Adjunto (ISEL/IPL) Eng. António José Carrasquinho de Freitas, Prof. Adjunto (ISEL/IPL) Eng. Jorge Manuel Gil Nunes Meneses, PROFICO 24
  25. 25. 25
  26. 26. Extras 26
  27. 27. Dados Esforços Geometria Punçoamento Resultados REBAPE vrd,c Vsd Msd,x Msd,y bx by dlaje u1 u0 vrd,c ex ey ved Vrd, máx As pun. As pun. Pilar Combo ,mín β (kN) (kNm) (kNm) (m) (m) (m) (m) (m) (kN) (kN) ( m) ( m) (kN) (kN) (cm2) (cm2) ELU-SCrod 1257,00 0,94 26,46 0,00 0,02 1,09 1376,12 31,40 26,94 ELU-S1 720,75 3,33 24,83 0,00 0,03 1,16 833,47 14,10 15,44P18T30 ELU-S1 755,54 3,33 24,83 0,40 0,40 0,26 4,80 1,60 521,27 608,17 0,00 0,03 1,15 868,26 2154,24 15,21 16,19 ELU-S2 727,01 2,36 22,50 0,00 0,03 1,14 828,79 13,96 15,58 ELU-S2 749,28 2,36 22,50 0,00 0,03 1,14 851,06 14,66 16,06. Percentagem Geométrica de As Long.: . Armadura Máxima de Punçoamento : Armadura Longitudinal . P18 T30- 30,64 cm2-32 Est. Φ8//0,10 Asx Asy ρx ρy ρl . P19T30- 17,23 cm2 -16 Est. Φ8//0,1012,00 0,20 12,00 0,20 2,22E-03 2,22E-03 2,22E-03 . P24T30- 6,45 cm2 - 16 Est. Φ8//0,10 . P29T30- 31,37 cm2-32 Est. Φ8//0,10 27
  28. 28. Lanço Tipo 3.1 Reacção esq. 20,69 kN/m Reacção dt. 9,33 kN/m Mmáx (+) 13,76 kNm/m As cálculo 3,80 cm2/m As Adoptada (+) φ10//0,10 (7,85 cm2/m)Lanço 3.1 Peso na Zona dos Degraus Lanço Tipo 3.2 Reacção esq. 103,00 kN/m PP degraus 2,13 kN/m2 Reacção dt. 102,50 kN/m PP Laje 10,05 kN/m2 Mmáx (+) 120,00 kNm/m Revestimento 1,50 kN/m2 μ 0,060 ω 0,063 Carga Lanço 3.2 Permanente 13,68 kN/m2 As cálculo 8,75 cm2/m As Adoptada (+) φ16//0,20+φ12//0,20 Sobrecarga 3,00 kN/m2 (15,70 cm2/m) Peso na Zona dos Patins Lanço Tipo 3.3 PP Laje 8,75 kN/m2 Reacção esq. 24,91 kN/m Revestimento 1,50 kN/m2 Reacção dt. 12,62 kN/m Mmáx (+) 18,30 kNm/mLanço 3.3 Carga 10,25 kN/m2 As cálculo 3,80 cm2/m Permanente As Adoptada (+) φ10//0,10 Sobrecarga 3,00 kN/m2 (7,85 cm2/m) 28
  29. 29. Acções na base Sapata isolada:N (kN)= Esforço Normal da Estrutura + Peso Solo acima Sapata (h=0,5m) + Peso SapataM Base (kNm) = Momentos Provenientes da Estrutura Dados Resultados Armadura Adoptada Mx Base My Base σ med As Inf, x As Inf, y Nó Comb. N (kN) ex (m) ey (m) As Inf, x As Inf, y (kNm) (kNm) (kPa) (cm2/m) (cm2/m) ELU-S1 1885,68 47,39 -17,72 0,03 0,01 367,92 ELU-S1 1932,62 9,53 -21,29 0,00 0,01 371,26 φ16//0,20P17T10 ELU-S2 1892,23 41,29 -18,28 0,02 0,01 368,25 15,48 15,53 φ16//0,10 + S3 ELU-S2 1926,08 15,63 -20,73 0,01 0,01 370,90 φ12//0,20 Rara-SC 2016,97 30,44 -21,98 0,02 0,01 390,74 Dados Resultados Método das Bielas Vy med Nó Comb. σ med (kPa) R1, x (kN) Ft, x (kN) As, x (cm2) R1,y (kN) Ft, y (kN) As, y (cm2) Mx Pilar a ELU-S1 367,92 963,01 1382,70 14,57 950,96 1373,44 14,48 b dy Res. ey ELU-S1 371,26 970,30 1393,16 14,70 976,09 1409,72 14,88 CG B My Vx exP17T10 ELU-S2 368,25 963,64 1383,60 14,59 954,50 1378,54 14,53 dx S3 ELU-S2 370,90 969,60 1392,16 14,69 972,55 1404,62 14,82 A Rara-SC 390,74 1021,33 1466,43 15,48 1018,57 1471,08 15,53 29
  30. 30. Dados Resultados Tensões máximas Sobre a Sapata Nó Comb. N (kN) Mx (kN/m) My (kNm) ex (m) ey (m) tx (m) ty (m) σmed (kPa) σ seg (KPa) 400,0 ELU-S1 5378,43 -5224,68 -239,81 -0,97 -0,04 4,06 3,51 377,59 σ adm, Rara (KPa) 520,0 ELU-S1 2973,72 4359,71 2352,66 1,47 0,79 3,07 2,02 480,41N1-S1 ELU-S2 5045,49 -3620,99 140,08 -0,72 0,03 4,56 3,54 311,85 σ adm, ELU-Sismo (KPa) 600,0 ELU-S2 3306,66 2756,02 1972,77 0,83 0,60 4,33 2,41 317,07 Quadro nº Rara-SC 4516,17 -530,24 1139,55 -0,12 0,25 5,77 3,10 253,07 Armadura Longitudinal de Cálculo Msd As H (m) μ ω (kNm) (cm2/m) 0,8 250 0,022 0,031 10,69 0,8 200 0,018 0,0205 7,07 0,8 110 0,010 0,0102 3,52 σmed = 480 kN/m2 Tx=3m e Ty=2m fig. nº – My, máximo (kNm/m) fig. nº – Mx, máximo (kNm/m) Asx, inf Adoptada: φ12//0,10 ( 11,31cm2/m ) Asx, sup Adoptada: φ12//0,20 + φ10//0,20 (9,58 cm2/m) Asy, inf Adoptada: φ12//0,10 ( 11,31cm2/m) Asy, sup Adoptada: φ12//0,20 + φ10//0,20 (9,58 cm2/m) 30
  31. 31. L Com: L1= 0,95m; L2= 0,90m; e=0,35m; h=0,60; sc1 M (+) hs1=9,0 m; hs2=0,5m. sc2 Acções - Sapata NF1 Acção Força (kN) Msd(kN/m) w solo1 N NF2 M - -165,89hs1 w solo2 N 192,30 -4,81 Resultante - Centro Sap. hs2 V 185,14 -111,08 N (kN/m) 401,30 V M NF = 0.00 lo Sapata 45,90 -13,77 V (kN/m) 231,04 W sapata 33,00 0,00 M ( kNm/m) -201,61 w sapata h W solo 1 153,90 96,19 e (m) -0,502 W solo 2 8,10 -5,27 t (m) 1,793 W Sc1 9,50 5,94 σ esq (KPa) 0,00 esq cen1 W Sc2 4,50 -2,93 σ dt (KPa) 447,68 cen2 dir Resultados Esquerda Resultados Direita L1 e L2 μ 0,0198 μ 0,0355 d ω 0,0205 ω 0,0415 2 2 AS, Inf. (cm /m) - AS, Inf. (cm /m) 10,34 t 2 2 AS, Sup. (cm /m) 5,11 AS, Sup. (cm /m) - 2 2 2 As, Mín. (cm /m) 6,50 As, Mín. (cm /m) 6,50Área de Varões distribuídos: φ12//.20 (5,65 cm /m) AS, Sup. Adop. φ12//.20 AS, Inf. Adop. φ12//.10 φ12//.10 (11,31 cm2/m) Tensões Sobre a Sapata Esforços Esquerda Esforços Direita Acções σesq (KPa) σ cen1 (KPa) σ cen2 (KPa) σ dt (KPa) Msd (kNm/m) Vsd (kN/m) Msd (kNm/m) Vsd (kN/m) Total -187,00 -51,46 193,94 418,68 -116,59 -211,29 208,84 413,52 31

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