Prof.ª Camila Vieira Vieira
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Definição Posição dos pilares Características geométricas Classificação Pré-dimensionamento Carregamentos nos pilares
lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão são preponderantes.” (NBR 6118/20141, item 14.4.1.2).
▪ Pilares: “Elementos
▪
Sua função principal é receber as ações atuantes nos diversos níveis e conduzi-las até as fundações.
▪
Junto com as vigas, os pilares formam os pórticos, que na maior parte dos edifícios são os responsáveis por resistir às ações verticais e horizontais e garantir a estabilidade global da estrutura.
▪
As ações verticais são transferidas aos pórticos pelas estruturas dos andares, e as ações horizontais decorrentes do vento são levadas aos pórticos pelas paredes externas.
➢ Recomenda-se
iniciar a localização dos pilares pelos cantos e, a
partir daí, pelas áreas que geralmente são comuns a todos os pavimentos (área de elevadores e de escadas) e onde se localizam, na cobertura, a casa de máquinas e o reservatório superior.
➢ Em
seguida, posicionam-se os pilares de extremidade e os
internos, buscando embuti-los nas paredes ou procurando respeitar as imposições do projeto de arquitetura.
Procurar dispor os pilares nos encontros de vigas.
➢
Deve-se, sempre que possível, dispor os pilares alinhados, a fim de formar pórticos com as v igas que os unem. Os pórticos, assim formados, contribuem significativamente na estabilidade global do edifício.
➢
Usualmente os pilares são dispostos de forma que resultem distâncias entre seus eixos da ordem de 4 m a 6 m.
➢
Distâncias muito grandes entre pilares produzem vigas com dimensões incompatíveis e acarretam maiores custos à construção (maiores seções transversais
dos
pilares, maiores
taxas
de armadura,
dificuldades nas montagens da armação e das formas etc.).
➢ Pilares
muito próximos acarretam interferência nos elementos de
fundação e aumento do consumo de materiais e de mão-de-obra, afetando desfavoravelmente os custos.
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Deve-se adotar 19cm, pelo menos, para a menor dimensão do pilar e escolher a direção da maior dimensão de maneira a garantir adequada rigidez à estrutura, nas duas direções.
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Posicionados os pilares no pavimento-tipo, deve-se verificar suas interferências nos demais pavimentos que compõem a edificação.
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Assim, por exemplo, deve-se verificar se o arranjo dos pilares permite a realização de manobras dos carros nos andares de garagem ou se não afetam as áreas sociais, tais como recepção, sala de estar, salão de jogos e de festas etc.
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Na impossibilidade de compatibilizar a distribuição dos pilares entre os diversos pavimentos, pode haver a necessidade de um pavimento de transição.
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Nesta situação, a prumada do pilar é alterada, empregando-se uma viga de transição, que recebe a carga do pilar superior e a transfere para o pilar inferior, na sua nova posição.
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Nos edifícios de muitos andares, devem ser evitadas grandes transições, pois os esforços na viga podem resultar exagerados, provocando aumento significativo de custos.
No dimensionamento de pilares, a determinação das características geométricas está entre as primeiras etapas.
Dimensões Mínimas A NBR 6118:2014 (item 13.2.3), estabelece que a seção transversal dos pilares, qualquer que seja a sua forma, não deve apresentar dimensão menor que 19 cm . Em casos especiais, permite-se a consideração de dimensões entre 19 cm e 14 cm, desde que no dimensionamento se multipliquem as ações por um coeficiente adicional
γn.
Em qualquer caso, não se permite pilar com seção transversal de área inferior a 360 cm 2.
Comprimento Equivalente
Segundo a NBR 6118:2014, item 15.6, o
lo -
comprimento
supostos horizontais, que vinculam o pilar;
suposto
equivalente
vinculado
le
em
do
pilar,
distância entre as faces internas dos elementos estruturais,
ambas
extremidades, é o menor dos valores:
h é a altura da seção transversal do pilar, medida no plano da estrutura; l é a distância entre os eixos dos elementos estruturais aos quais o pilar está vinculado. No caso de pilar engastado na base e livre no topo, le = 2l.
Comprimento Equivalente
Raio de Giração
Define-se raio de giração como sendo:
i
I
Para o caso em que a seção transversal é retangular, resulta:
A
bh I é
o momento de inércia da seção transversal;
A é
a área de seção transversal.
i
I
A
3
12 bh
h
2
12
i
h
12
Índice de Esbeltez
O índice de esbeltez é definido pela relação:
le i
Os pilares podem ser classificados conforme as solicitações iniciais e a esbeltez. Classificação quanto às solicitações iniciais
Pilar intermediário ▪
considera-se a compressão centrada na situação de projeto.
22
Pilar de extremidade ▪
(lateral ou de borda)
Na situação de projeto ocorre a flexão composta normal, decorrente da não continuidade da viga.
23
Pilar de canto
▪
Na situação de projeto ocorre a flexão composta oblíqua, decorrente da não continuidade das vigas apoiadas no pilar.
24
Classificação quanto à esbeltez
De acordo com o índice de esbeltez ( λ), os pilares podem ser classificados em:
• pilares
robustos ou pouco esbeltos
• pilares
de esbeltez média
• pilares
esbeltos ou muito esbeltos
• pilares
excessivamente esbeltos → 140 < λ ≤ 200
→ λ ≤ λ1
→ λ1 < λ ≤ 90 → 90
<
λ ≤ 140
A NBR 6118:2014 não admite, em nenhum caso, pilares com λ superior a 200.
Nas estruturas usuais, compostas por lajes, vigas e pilares, o caminho das cargas começa nas lajes, que delas vão para as vigas e, em seguida, para os pilares, que as conduzem até a fundação.
As lajes recebem as cargas permanentes (peso próprio, revestimentos etc.) e as variáveis (pessoas, máquinas, equipamentos etc.) e as transmitem para as vigas de apoio.
As vigas, por sua vez, além do peso próprio e das cargas das lajes, recebem também cargas de paredes dispostas sobre elas, além de cargas concentradas provenientes de outras vigas, levando todas essas cargas para os pilares em que estão apoiadas.
Os pilares são responsáveis por receber as cargas dos andares superiores, acumular as reações das vigas em cada andar e conduzir esses esforços até as fundações.
Nos edifícios de vários andares, para cada pilar e no nível de cada andar, obtém-se o subtotal de carga atuante, desde a cobertura até os andares inferiores.
Essas cargas, no nível de cada andar, são utilizadas para dimensionamento dos tramos do pilar. A carga total é usada no projeto da fundação.
Nas estruturas constituídas por lajes sem vigas, os esforços são transmitidos diretamente das lajes para os pilares. Nessas lajes, deve-se dedicar atenção especial à verificação de punção.
Inicia-se o pré-dimensionamento dos pilares estimando-se sua carga, por exemplo, através do processo das áreas de influência.
Este processo consiste em dividir a área total do pavimento em áreas de influência, relativas a cada pilar e, a partir daí, estimar a carga que eles irão absorver.
α α
= 1,5
= 1,3
→ α
→ pilares internos
pilares de extremidade
= 1,8
→
pilares de canto
