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PROJECTO DE ESTRUTURAS E FUNDAÇÕES 2011-2012
Luís Costa Neves e Helena Barros (Estruturas) e Paulo Lopes Pinto (Fundações) CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO 1. Funcionamento da disciplina
Aulas teórico-práticas: exposição de matérias do foro do projecto de estruturas e
fundações, trabalho dos alunos e visitas de estudo. É obrigatória a presença em
pelo menos 2/3 das aulas para ser admitido a avaliação.
2. Avaliação
A avaliação de conhecimentos é realizada através de:
� 1 exame final obrigatório com o peso de 4 valores
� 1 conjunto de pequenos trabalhos individuais, obrigatórios, com o peso
de 4 valores
� 1 projecto individual com o peso de 11 valores
� Presenças nas aulas: > 75% + 0,5 valor, > 90% + 1,0 valor
Pretende-se que os trabalhos individuais sejam realizados, na maior parte da sua
extensão, durante as aulas, com orientação tutorial.
3. Programa da disciplina
A disciplina está dividida em duas partes:
A parte de fundações e estruturas de suporte de terras aborda:
Prospecção geotécnica
Fundações directas (sapatas e ensoleiramentos): cálculo geotécnico e
cálculo estrutural
Fundações indirectas (poços e estacas): cálculo geotécnico e cálculo
estrutural
Estruturas de suporte de terras e contenções periféricas
A parte de estruturas é composta pelos módulos indicados na calendarização a
seguir indicada:
Semana 1
(5 - 9 Set.)
Aula 1 (5 Set)
E1. Introdução
Apresentação. Enquadramento e objectivo
da disciplina. Funcionamento, programa e
sistema de avaliação. Bibliografia.
E2. Introdução ao projecto
Intervenientes num projecto. Fases de
projecto, coordenação, categorias de obras.
E3. Exemplos de projectos de estruturas
Descrição de alguns projectos e sua
apresentação.
Aula 2 (7 Set)
Geotecnia
Semana 2
(12 - 16 Set.)
Aula 3 (12 Set)
E4. Estruturas de edifícios
Tipos de estruturas correntes. Estruturação
em altura, formas de vencer vãos, tipos de
estruturação vertical, estruturação de
pavimentos.
E5. Estruturação em planta
Colocação de pilares em planta. Vãos
correntes.
Primeiro trabalho E
Estruturação em planta de um edifício.
Distribuição de pilares.
Aula 4 (14 Set)
Primeiro trabalho E
Estruturação em planta de um edifício.
Distribuição de pilares. Trabalho dos alunos.
Semana 3
(19 - 23 Set.)
Aula 5 e Aula 6 (21 Set)
Robot
Curso de Robot – aula 5 (manhã) e aula 6
(tarde).
Semana 4
(26 - 30 Set.)
Aula 7 (26 Set)
E6. Lajes
Tipos de lajes. Vãos correntes. Método das
bandas para lajes maciças. Uso de tabelas,
modelação de lajes através de grelha e de
elementos finitos
E7. Lajes fungiformes
Tipos de lajes fungiformes. Vãos correntes.
Método simplificado das faixas para lajes
fungiformes. Modelação de lajes através de
grelha e de elementos finitos.
Aula 8 (28 Set) E8. Lajes fungiformes aligeiradas
Lajes fungiformes aligeiradas. Tecnologia.
Geometria de lajes fungiformes. Exemplos.
Semana 5
(3 - 7 Out.)
Aula 9 (3 Out)
Geotecnia
(28 Out. Feriado)
Semana 6
(10 - 12 Out.) Aula 10 (10 Out.)
Estruturas de edifícios
Resolução de um edifício através do
programa cypecad. Introdução da estrutura.
Aula 11 (12 Out.)
Estruturas de edifícios
Resolução de um edifício através do
programa cypecad. Resultados.
Semana 7
(17 - 21 Out.) Aula 12 (17 Out.)
Segundo trabalho E
Modelação de uma laje através do método
das bandas e através de modelação por
grelha e de elementos finitos. Comparação
dos resultados.
Aula 13 (19 Out.)
Segundo trabalho E
Modelação de uma laje através do método
das bandas e através de modelação por
grelha e de elementos finitos. Comparação
dos resultados.
Semana 8
(24 - 28 Out.) Aula 14 (24 Out.)
E9. Pré-esforço
Estruturas isostáticas. Análise de secções.
Inequações. Diagrama de Magnel.
Aula 15 (26 Out.)
E9. Pré-esforço
Estruturas isostáticas. Análise de secções.
Dimensionamento de pré-esforço.
Semana 9
(31Out - 4
Nov.)
Aula 16 (31 Out.)
E9. Pré-esforço
Análise aos ELS e aos ELU de flexão e
esforço transverso.
Aula 17 (2 Nov.)
E9. Pré-esforço
Estruturas hiperestáticas.
Terceiro trabalho E
Exercício de elemento pré-esforçado
Semana 10
(7 - 11 Nov.)
Aula 18 (7 Nov.)
E10. Paredes
Apresentação de um projecto com
diafragmas. Enunciado do
Quarto trabalho E
Diafragma a resolver pelo MEF, e modelos
de escoras e tirantes, complementado com
as aulas da Profª Helena Barros.
Aula 19 (9 Nov.) Projecto final F + E
Apresentação do trabalho e início do trabalho
pelos alunos.
Semana 11
(14 - 18 Nov.)
Aula 20 (14 Nov.)
Geotecnia
Aula 21 (17 Nov.)
Geotecnia
Semana 12
(21 – 25 Nov.)
Aula 22 (21 Nov.)
Geotecnia
Aula 23 (23 Nov.)
Helena Barros
E11. Método dos elementos finitos.
Introdução. Tipos de elementos, background.
Análise de lajes e de paredes.
Semana 13
(28 Nov. – 2
Dez.)
Aula 24 (28 Nov.)
Profª Helena Barros
E11. Método das escoras e tirantes.
Fundamentos. Tipos de modelos.
Enquadramento regulamentar. Aplicação a
nós de estruturas, descontinuidades
geométricas e a paredes. Aplicação a
sapatas e a maciços de estacas. Aberturas
em paredes.
Aula 25 (30 Nov.)
Profª Helena Barros
Quarto trabalho E (continuação)
Diafragma a resolver através de modelos de
escoras e tirantes, comparando com os
resultados de elementos finitos.
Semana 14
(5 - 9 Dez.)
Aula 26 (5 Dez.)
Geotecnia
Aula 27 (7 Dez.)
Geotecnia
Semana 15
(12 - 16 Dez.)
Aula 28 (12 Dez.)
Geotecnia
Aula 29 (14 Dez.)
Geotecnia
Alguns conceitos a abordar na modelação e análise computacional de
estruturas:
� Programa de análise e dimensionamento ROBOT
� Programa de análise e dimensionamento CYPECAD
� Princípios da modelação estrutural. Modelos simplificados 2D. Exemplos.
� Modelos de grelha e elementos casca em modelação de lajes. Exemplos.
� Análise crítica de resultados de modelos computacionais. Detecção de
erros na análise estrutural. Análise de sensibilidade. Exemplos.
� Soluções benchmark. Exemplos ilustrativos
� Análise de convergência de diferentes malhas de elementos finitos;
elementos finitos triangulares e quadrangulares. Número de nós e
refinamento da malha. Exemplos de aplicação.
� Tipos de elementos finitos. Formulação dos elementos finitos. Elementos
de barra e viga. Elementos de placa, casca e volumétricos. Elementos
Joint.
� Modelação de barras curvas e elementos não uniformes. Análise
Benchmark - exemplos. Elementos comprimidos não activos. Discretização
e análise de treliças. Vigas substitutas. Discretização e análise de vigas
Vierendeel. Vigas substitutas.
� Modelação através de grelha
� Modelação de paredes através de elementos plane stress
� Modelação com elementos shell
� Modelação do solo - interacção solo-estrutura.
� Modelo de Winkler, e modelo elástico.
� Faseamento construtivo (stagged construction)
8. Betão pré-esforçado
� Noções gerais e tecnologia de pré-esforço
� Métodologias de dimensionamento, análise de secções
� Dimensionamento de estruturas isostáticas; exemplos
� Dimensionamento de estruturas hiperestáticas; exemplos
9. Análise e dimensionamento de pavimentos de edifícios
� Noções gerais; tipos correntes de lajes em edifícios de betão armado e
mistas, aplicabilidade de cada solução
� Estruturação e vãos económicos; aspectos estruturais condicionantes
� Métodos simplificados (manuais) de análise (tabelas, método de Marcus)
� Exemplos
� Estado limite de vibração excessiva – conforto humano. Métodos
simplificados e análise de vibração forçada.
10. Modelos de escoras e tirantes
� Noções gerais
� Aplicação a elementos laminares; exemplos
� Aplicação a elementos maciços (maciços de encabeçamento e sapatas)
� Aplicação a zonas singulares; exemplos
Aspectos complementares:
Coordenação de projecto
� Gestão e compatibilização das diversas especialidades e arquitectura:
Fundações e estrutura Instalações eléctricas Instalações mecânicas,
Águas e esgotos, Gases medicinais
� Segurança Verificação de comportamento térmico e energético.
� Assistência técnica de projecto. Fiscalização de obras. Coordenação de
segurança. Exemplos ilustrativos de coordenação de especialidades
Ponto de vista da arquitectura
� Estética de estruturas; forma e função; exemplos
Patologias e reabilitação e reforço com estruturas metálicas
� Introdução:
� Utilização de estruturas metálicas em reabilitação e reforço:
Introdução e níveis de reconstrução; Estruturas temporárias
Soluções construtivas metálicas para reabilitação e reforço de estruturas
de alvenaria, madeira, betão armado, ferro e de aço.
Modificações de estruturas de edifícios
� Case studies
4. Trabalhos
Parte de Fundações:
1. Dimensionamento geotécnico e estrutural de uma sapata
2. Dimensionamento geotécnico e estrutural de uma estaca
3. Dimensionamento geotécnico e estrutural de uma estrutura de suporte
de terras
Parte de estruturas
1. Definição da estrutura de um edifício de pequeno porte
2. Análise de um pavimento de betão armado em laje fungiforme
aligeirada
3. Dimensionamento de uma viga pós-tensionada
4. Dimensionamento de uma parede (escoras e tirantes)
5. Bibliografia
- CEN, Eurocode 0 – Basis of Structural Design, EN 1990 2003.
- CEN, Eurocode 1 – Actions on structures, EN 1991-1, 2003.
- CEN, Eurocode 2 - Design of concrete structures, Part 1-1: General rules and
rules for buildings, EN 1992-1-1, 2005.
- CEN, Eurocode 3 - Design of steel structures, Part 1-1: General rules and rules
for buildings, EN 1993-1-1, 2005.
- CEN, Eurocode 4 - Design of composite steel and concrete structures, Part 1-1:
General rules and rules for buildings, EN 1994-1-1, 2005.
- CEN, Eurocode 7 – Geotechnical design, Part 1: General rules, EN 1997-1,
2004.
- CEN, Eurocode 8 – General rules, seismic actions and rules for buildings, Part 1:
General rules and rules for buildings, EN 1998-1, 2004.
- RSA: Regulamento de segurança e acções em estruturas de edifícios e pontes
- REBAP: regulamento de estruturas d ebetão armado e pré-esforçado
- Ian Mac Leod, Modern Structural analysis, Thomas Telford, 2005
- Lin T.Y., Stotesbury, S.D., Structural Concepts and Systems for Architects and
Engineers, 2nd ed, van Nostrand Reinhold, Ney York, 1988
- CEB Design Manual on Cracking and Deformations, Lausanne, EPFL, 1985
- CEB-FIP Model Code 1990, CEB, 1990
- CEB-FIP, Structural Concrete. Textbook on behaviour, design and performance.
Updated knowledge of the CEB/FIP Model Code 1990. Vols. 1-3, 1999.
- Favre, R., Jaccoud, JP, Burdet, O., Charif, H., Dimensionnement des structures
en Béton – Aptitude au service des elements de structures, Traité de Génie Civil,
EPFL, Vol. 8, Presses Romandes, Lausanne, 1997.
- Thonier, H., Conception et calcul des structures de bâtiment, École Nationale
des Ponts et Chaussées, Paris, 1998, vols 1-5.
- Gerwick, B. Construction of Prestressed Concrete Structures,2nd Edition, John
Wiley & Sons, New York, 1993.
- Lin, T.Y., Burns, N., Design of Prestressed Concrete Structures, 3rd Edition, John
Wiley & Sons, New York, 1982.
- Nawy, E., Prestressed Concrete, a Fundamental Approach, 2nd Edition, Prentice
Hall, 1996.
- Neufert, a arte de projectar em arquitectura, Gustavo Gili, Barcelona
- Engel, H., Sistemas estruturais, Gustavo Gili, Barcelona
- Instruções para o cálculo de honorários referentes aos projectos de obras
públicas, Porto Editora
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