Situação Geradora de Aprendizagem (SGA)

Situação-problema:

“Construção da Creche Machado de Assis”

A prefeitura da sua cidade decidiu construir uma creche para atender à demanda do novo bairro que foi inaugurado há pouco tempo. A unidade contará com brinquedoteca, sala de TV, sala de descanso, parque para as crianças brincarem, jardim, refeitório, banheiros e cozinha.

Com isso, as crianças poderão passar um tempo de qualidade na creche, além de iniciarem o seu processo de aprendizado e contato com outras crianças da mesma idade. O projeto deverá ser desenvolvido com as estruturas em concreto armado e alvenaria de vedação com blocos cerâmicos. Lembre-se que você e sua equipe são os responsáveis técnicos pela construção da Creche Machado de Assis, portanto qualquer problema e qualquer solução a ser proposta, será da responsabilidade de vocês.

As tarefas a serem solicitadas, nesse trabalho, estão relacionadas com as disciplinas que serão abordadas neste semestre. Você e sua equipe deverão redigir um relatório com o desenvolvimento das atividades propostas e por fim, elaborar a apresentação com os resultados obtidos. Então, mãos à obra!

Lembre-se, o resultado só depende da dedicação de vocês! Bom trabalho!

“Construção da Creche Machado de Assis” TAREFAS:

Obs.: Lembre-se de organizar a sua PTG de acordo com as normatizações vistas na disciplina de Metodologia do Trabalho Científico.

Tarefa 1: Estruturas Isostáticas

Para construção da creche, sua equipe precisa conceber um sistema estrutural em concreto armado que possa suportar as alvenarias de vedação e todas as cargas referentes ao uso da edificação. Como você pode imaginar, a creche terá um mobiliário específico para as crianças, para os professores. Por isso, no seu dia a dia teremos um conjunto de ações atuantes sobre a estrutura, que deve ser capaz de suportar todo este peso, com segurança para seus usuários.

A concepção estrutural escolhida é uma associação de pórticos isostáticos que por repetição compõe toda a estrutura da creche. Estes pórticos estão espaçados a cada 5,0m; tem um vão de 6,0m e uma altura de 3,0m. A Figura 1 mostra do esquema estático do Pórtico que será usado nesta repetição.

Conforme a ABNT NBR 6120:2019, para escolas, usamos uma sobrecarga de 300 kg/m² referente ao mobiliário e uso da edificação. Somadas à esse carregamento, temos o peso da estrutura, lajes e vigas, o qual é razoável considerarmos um valor de 150 kg/m². A estes valores, é razoável consideramos um carregamento referente à camada de revestimento (regularização, contrapiso e piso), estimado em 100 kg/m². Sendo assim, como os pórticos estão espaçados em 5,0m; temos uma carga linear por metro estimada em (150 +300 +100)*5= 2750 kg/m = 27,5 kN/m.

Ainda com relação à viga, temos o peso da alvenaria de vedação, da parede construída sobre à viga. Neste caso, a tradicional parede de blocos cerâmicos, consideramos que pesa 180 kg/m². Como temos um pé direito de 3,0m, o carregamento linear por metro na viga será de 180*3,0 = 540 kg/m = 5,4 kN/m.

Somando o carregamento das lajes com o das paredes temos uma carga linear no pórtico de (5,4 +27,5)= 32,9 kN/m. Sabendo-se que nesta situação teremos uma carga concentrada na horizontal, ao pé dos pilares de P=25 kN, você poderá entender o comportamento estrutural do pórtico e passar as informações para que o engenheiro possa projetá-lo.

Figura 1 – Esquema estático do pórtico típico da creche.

Fonte: elaborada pelos autores.

Você precisa projetar a estrutura desse pórtico e para tanto, deverá primeiro entender seu comportamento estrutural. Pede-se:

a) Calcular as reações de apoio;

b) Calcular e desenhar o diagrama de esforço Normal;

c) Calcular e desenhar o diagrama de esforço Cortante;

d) Calcular e desenhar o diagrama de momento Fletor;

e) Aponte os valores que são os críticos à serem usados pelo engenheiro no dimensionamento da estrutura, frente ao esforço Fletor, esforço Cortante e esforço Normal.

Tarefa 2: Hidráulica e Hidrometria

As instalações hidrossanitárias necessárias à construção da Creche Machado de Assis consistem nas redes de água fria, coleta de esgoto e drenagem pluvial. Seus dimensionamentos dependem de conceitos hidráulicos fundamentais relacionados aos escoamentos livres e forçados.

Em dado momento, você e sua equipe iniciaram o dimensionamento da rede predial de abastecimento de água, de forma a atender a demanda dos banheiros, da irrigação do jardim e da alimentação da fonte. Inicialmente, vocês traçaram a rede e dividiram-na em diversos trechos.

a) Sabendo que o trecho de tubulação em PVC de alimentação do sistema de irrigação do jardim possui 67 mm de diâmetro interno (75 mm de diâmetro externo) e deverá ser dimensionado para uma velocidade máxima de escoamento de 3,0 m/s, calcule a vazão conduzida pelo trecho em questão.

b) Considerando que o trecho em questão apresenta comprimento de 27 m e ainda possui 2 registros de gaveta abertos, 1 curva de 45° e 2 curvas de 90° como acessórios, calcular a perda de carga unitária e a perda de carga total. Utilizar a equação de Hazen-Williams; as tabelas de comprimentos equivalentes e coeficientes C estão disponíveis no livro da disciplina.

Tarefa 3: Fundamentos da Mecânica dos Solos

Nos fundos do terreno onde será construída a Creche Machado de Assis, será necessário fazer um aterro com compactação para nivelamento das cotas. Então, você e sua equipe coletaram amostras deformadas de solo, que foram levadas em laboratório para a realização do ensaio de Proctor, a fim de identificar os parâmetros de projeto e a resistência mecânica desse material.

Para isso, 6 amostras de solo foram compactadas segundo a energia normal de Proctor, cujo peso do soquete era de 2,5 kg, sendo compactado a uma altura de queda de 30,5 cm em três camadas com 26 golpes cada uma delas.

Os resultados da Tabela 1 mostram o peso do molde com o solo compactado e os valores obtidos após o ensaio de teor de umidade para cada amostra de solo.

Tabela 1 – Resultado do ensaio de compactação e teor de umidade.

Amostras

1

2

3

4

5

6

Peso do molde + solo compactado (g)

2159

2250

2300

2275

2210

2100

Peso da cápsula (g)

25,32

25,51

25,24

25,38

25,42

25,39

Peso da cápsula + solo úmido (g)

131,27

129,66

142,29

138,16

140,85

137,87

Peso da cápsula + solo seco (g)

117,20

116,99

129,87

127,96

132,02

130,68

Fonte: elaborada pelos autores.

Considere que o volume de cada amostra de solo compactada corresponde a 1000 cm³ e o peso do molde corresponde a 980 g. Com base nas informações, determine:

a) O teor de umidade de cada amostra. Apresente os cálculos.

b) A massa específica seca de cada amostra. Apresente os cálculos.

c) A curva de compactação do solo.

d) O teor de umidade ótimo e a massa específica seca do solo.

Tarefa 4: Resistência dos Materiais Avançado

No projeto de construção da creche, dentre os equipamentos que constituem a área de lazer infantil, teremos balanços para crianças de até 100 kg, construídos com madeira de reflorestamento e materiais recicláveis. A figura 2 traz a representação gráfica do projeto para o balanço que será construído.

Figura 2 – Projeto para o balanço a ser construído

Fonte: encurtador.com.br/dkFG6, acessado em 23/06/2022.

A viga superior deverá ser estudada segundo as condições de atuação das forças. Dessa forma, essa viga está suportada nas extremidades por dois apoios fixos e, considerando a situação de carregamento total, duas crianças de 100 kg estão no balanço. A Figura 3 esboça a viga na situação de carregamento total.

Figura 3 – Viga sob o carregamento total.

Fonte: elaborada pelos autores

As vigas são elementos estruturais que oferecem resistência à flexão, provocada por carregamentos verticais aplicados. Por definição, as vigas têm duas dimensões muito menores que a terceira (comprimento) e as cargas que a solicitam são perpendiculares ao seu eixo longitudinal. Dessa forma, para análise inicial das informações que compõe o projeto, você e sua equipe deverão:

a) Conceituar os tipos de apoios que constituem a estrutura, citando as direções das reações que eles oferecem;

b) Calcular as condições de equilíbrio para essa viga, apresentando os valores das reações que os apoios oferecem.

Em um segundo momento, você e sua equipe deverão considerar a situação em que apenas uma criança de 40 kg está sobre o assento da esquerda do balanço, conforme Figura 4. Nesse caso, vocês também deverão apresentar os valores das reações que os apoios oferecem.

Figura 4 -Viga sob carregamento parcial.