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Universidade Federal do Rio de Janeiro
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo
Departamento de Estruturas
MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS
Aula 01: Introdução
Profa. Dra. Maria Betânia de Oliveira
betania@fau.ufrj.br
mboufrj.weebly.com
Objetivos
Entendimento do Plano de Disciplina e da Conceituação Inicial sobre a Modelagem dos Sistemas Estruturais (MSE)
Metodologia Apresentação e discussões sobre o tema da aula.
Atividade Discente Participar da aula e estudar os assuntos abordados.
Aula 1
Plano da Disciplina Conceituação Inicial sobre a Modelagem dos Sistemas Estruturais (MSE)
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Disciplina: MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS Código: FAE110 No de aulas semanais: 3 aulas Carga Horária: 45 h EMENTA: Análise qualitativa do comportamento de barras, lâminas, blocos e diversos sistemas estruturais, através do contato com modelos. Noções intuitivas de equilíbrio, vínculos e graus de liberdade; solicitações, tensões, deformações; comportamento elástico dos materiais; isotropia e anisotropia; estabilidade e instabilidade. Evolução histórica dos sistemas estruturais. Pesquisa de formas estruturais por processos de livre avaliação. Noções de rigidez pela forma. Observação de soluções da natureza.
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Objetivos da Disciplina
Apresentar ao aluno a importância do conhecimento de Sistemas
Estruturas para a formação do Arquiteto Urbanista.
Fornecer ao aluno as bases necessárias para o entendimento do
equilíbrio, das tensões e das deformações das estruturas.
Viabilizar o estudo qualitativo do comportamento estrutural através
da confecção e observação de modelos físicos.
Proporcionar ao aluno o entendimento das evoluções, inovações e
tendências dos sistemas estruturais.
Habilitar o aluno para o estudo das disciplinas subsequentes
da área de estruturas.
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Metodologia de Ensino
Recuperação
Exposições teóricas sobre os assuntos, elaboração de modelos físicos e
análise qualitativa de estruturas através da observação dos modelos.
Critério de Avaliação Ti – nota nos trabalho individuais, valor igual a 5 pontos
Tg – nota no trabalho em grupo, valor igual a 5 pontos
Média do Semestre, Ms = Ti+Tg
Se Ms ≥ 7,0 → aprovado por nota
Se 3,0 ≤ Ms < 7,0 → prova final
Se Ms < 3,0 → reprovado por nota
Pf – nota na prova final
Média Final, Mf = (Ms+Pf) / 2
Se Mf ≥ 5,0 → aprovado por nota
Se Mf <5,0 → reprovado por nota
Frequência Nf – número de faltas
Nf > 11horas (3 semanas) → reprovado por frequência
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Planejamento Detalhado 2016.2 – Turmas A e B UFRJ.FAU.DE
3ª feira
30
06
13
20
27
AGOSTO/SETEMBRO
1S - Introdução
2S - Definições Básicas
3S - Cabos
4S - Arcos
5S - Treliças
3ª feira
04
11
18
25
OUTUBRO
6S - Vigas (*)
7S - Pilares
8S - Lajes
9S - Membranas
(*) Definição dos grupos/temas do Trabalho Final, Tf
3ª feira
06
13
20
27
DEZEMBRO
14S - Tf Esc 1:5
15S – Prova Final
3ª feira
01
08
15
22
29
NOVEMBRO
10S - Cascas
11S - Tf Esc 1:50
12S – Tf Esc 1:10
13S – Tf Esc 1:5
Sem Aula
MSE 2016.2
UFRJ.FAU.DE
6ª feira
02
09
16
23
30
AGOSTO/SETEMBRO
1S - Introdução
2S - Definições Básicas
3S - Cabos
4S - Arcos
5S - Treliças
6ª feira
07
14
21
28
OUTUBRO
6S - Vigas (*)
7S - Pilares
8S - Lajes
9S - Membranas
(*) Definição dos grupos/temas do Trabalho Final, Tf
6ª feira
04
11
18
25
02
NOVEMBRO
10S - Cascas
11S - Tf Esc 1:50
12S – Tf Esc 1:10
13S – Tf Esc 1:5
6ª feira
09
16
23
30
DEZEMBRO
14S - Tf Esc 1:5
15S – Prova Final
Planejamento Detalhado 2016.2 – Turmas C e D
Sem Aula
MSE 2016.2
Introdução
Estrutura
Sistema Estrutural
Modelagem
Motivação
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Estrutura - parte da edificação responsável por sua sustentação.
edificação subtraída dos
elementos de função não
estrutural.
Estrutura - conjunto de elementos que viabilizam a criação do
espaço útil de uma edificação.
Estrutura
MAM Rio de Janeiro
UFRJ.FAU.DE
Estrutura -
MSE 2016.2
Esquema estrutural do Anhembi, São Paulo, SP
Esquema estrutural do Masp, São Paulo, SP
Estrutura como caminho das forças
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
© 2009 Maria Betânia de Oliveira
Estrutura, ou Sistema Estrutural, é o conjunto de
elementos estruturais que interagem para suportar
as ações com segurança.
Estrutura ou Sistema Estrutural
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Modelagem
Define-se por Modelo a representação simplificada
de algum fenômeno do mundo real.
O Modelo facilita a compreensão de relações
complexas.
Modelagem é ato ou efeito de modelar – produzir
modelos.
A modelagem dos Sistemas Estruturais consiste da elaboração
de modelos que podem ser físicos ou matemáticos.
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Definição do Modelo Estrutural de uma Cobertura Pneumática (OLIVEIRA, 2001).
p
ag
Modelos Numéricos A utilização de modelagem matemática possibilita uma análise estrutural
quantitativa, a qual é importante para a determinação de formas estruturais não
usuais e precisas.
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Exemplos de modelos físicos empregados na definição da forma inicial de uma
estrutura de membrana.
Tecido esticado Bolhas de sabão
Modelos Físicos
A utilização de modelos físicos facilita o entendimento do comportamento
estrutural através da visualização dos fenômenos estruturais.
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Exemplos de modelos físicos de Sistemas Estruturais de projetos/construções existentes. Cobertura do Pavilhão de São Cristóvão, Pilar do Palácio do Trabalho de Turim, Casa das Histórias Paula Rego, Casca na sede do Partido Comunista Francês em Paris, Edifício da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da UFRJ, Cúpula do Panteão em Roma, Pórtico e cobertura na Praça do Patriarca e Villa Savoye ─ elaborados pelos alunos de MSE/FAU/UFRJ no segundo semestre de 2013.
Modelo físico de pórtico deformado devido a aplicação de força concentrada no
primeiro tramo, modelo estrutural equivalente e, ainda, estrutura deformada resultante
da análise numérica do modelo estrutural equivalente ─ elaborado pelo monitor de
MSE/FAU/UFRJ em 2014.
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Motivação
Edificações
Projeto
(Design) Fundações Estrutura
Sistemas Prediais
Acabamento
UFRJ.FAU.DE
Projeto de Edificações
Novas Edificações
Alteração da forma de uma edificação existente
Alteração do uso de uma edificação existente
Manutenção
Restauração
Estr
utu
ra
Anel de Compressão
Adaptação ENADE 2005
Maria Betânia de Oliveira 2015.1
Motivação
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
ter consciência da possibilidade da sua existência;
perceber a sua relação com o espaço gerado;
perceber o sistema ou sistemas capazes de transmitir as cargas ao solo, da forma mais natural;
identificar os materiais que, de maneira mais adequada, se adaptam a esses sistemas.
Concepção Estrutural
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Simultaneidade entre Forma e Estrutura
A concepção da estrutura é anterior a sua
quantificação.
Concepção Estrutural
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Simultaneidade entre Forma e Estrutura
Como o edifício toca o chão?
Concepção Estrutural não é aleatória
Funcionalidade
Estabilidade
Resistência
Custos
Estética
Possibilidades Técnicas
Depende de diversas variáveis
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Simultaneidade entre Forma e Estrutura O que garante que os volumes não percam suas formas?
Quantidade de material?
Capacidade de envelhecer?
Forma da Estrutura?
Ousa-se dizer que não há forma sem estrutura.
Não se pode imaginar
uma FORMA que não
necessite de uma
ESTRUTURA
Não se pode imaginar
uma ESTRUTURA que
não necessite de uma
FORMA
FORMA e
ESTRUTURA nascem
juntas.
Quem cria a forma cria a estrutura.
PAES & CRESPO (2012)
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Qual é a melhor ESTRUTURA?
A solução da forma estrutural deve permitir o encontro
entre Arquitetura e Estrutura.
"Arquitetura é antes de mais nada construção, mas, construção concebida com o
propósito primordial de ordenar e organizar o espaço para determinada finalidade e
visando a determinada intenção. E nesse processo fundamental de ordenar e
expressar-se ela se revela igualmente arte plástica, porquanto nos inumeráveis
problemas com que se defronta o arquiteto desde a germinação do projeto até a
conclusão efetiva da obra, há sempre, para cada caso específico, certa margem final
de opção entre os limites - máximo e mínimo - determinados pelo cálculo,
preconizados pela técnica, condicionados pelo meio, reclamados pela função ou
impostos pelo programa, - cabendo então ao sentimento individual do arquiteto, no
que ele tem de artista, portanto, escolher na escala dos valores contidos entre dois
valores extremos, a forma plástica apropriada a cada pormenor em função da unidade
última da obra idealizada.“
Lúcio Costa (1902-1998)
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Potencial de influência no custo final de um empreendimento
de edifício e suas fases.
Na fase de projeto, cerca de 90% do seu custo final é comprometido,
embora ainda somente uma pequena parte deste custo tenha sido
efetivamente incorrida.
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Exercício da Aula 1
Exercício 1.1 Caminhe pela cidade do Rio de Janeiro e tire fotos de estruturas. Monte um painel A4 com algumas destas fotos e um parágrafo descritivo.
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Bibliografia da Aula 1
AMORIM, A. M. C. Diálogos entre forma arquitetônica e sua concepção estrutural.
In: PERRONE, R. A. C. and VARGAS, H. C. Organizadores. Fundamentos de
projeto: arquitetura e urbanismo. São Paulo, Editora da Universidade de São
Paulo, 2014.
REBELLO, Y.C.P. A Concepção Estrutural e a Arquitetura. Zigurate Editora, 2001.
SÁLES, J.J. et al . Sistemas Estruturais: teoria e exemplos. São Carlos:
SET/EESC/USP, 2005. ISBN: 85-85205-54-7.
SARAMAGO, R.C.P. Ensino de estruturas nas escolas de arquitetura do Brasil.
Dissertação (Mestrado em Arquitetura, Urbanismo e Tecnologia) - Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2011.
Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18141/tde-
31052011-101630/>. Acesso em: 2014-02-19.
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
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