Estrutura Cargas Esforços

22/08/2012

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Resistncia dos Materiais

Universidade TiradentesCurso de Engenharia Civil / ArquiteturaProfa. Fernanda Alves P. Gis

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Sumrio Aula 03

Conceitos Fundamentais; Cargas; Classificao das Estruturas; Aplicaes; Referncias.

Prof M.sC. Fernanda Alves P. Gis2

Morfologia das Estruturas -Conceitos FundamentaisEstrutura o conjunto de elementos resistentes de uma construo

Cada parte portante da construo, tambm denominada pea estrutural, deve resistir aos esforos incidentes e transmiti-los a outras peas, atravs dos vnculos que as unem, com a finalidade de conduzi-los ao solo.


Morfologia das Estruturas -Conceitos Fundamentais


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Projeto EstruturalProjetar uma estrutura significa prever a associao de seusdiferentes elementos e componentes, de modo a atingirobjetivos de ordem estrutural, funcional, econmica e esttica.


Peas que compem uma estrutura com uma ouduas dimenses preponderantes sobre as demais.

Vigas Lajes Pilares

Alguns comportamento so dependentes desse arranjo, no influindo o material com que so feitos os elementos.

Viga biapioada

Estrutura

Ao

Parte da construo que resiste s diversas aes e garante o equilbrio das edificaes.

ElementosEstruturais

Sistemas Estruturais

O modo como so arranjados os elementos.

Seo Transversal I Concreto

Armado

Sistemas e Elementos Estruturais


cada um dos elementos que formam o conjunto estrutural

Complexas

Comportamento real de uma estruturaInterpretao e Anlise

Desmembrar e analisar a estrutura com resultados satisfatrios

Estudo Global

Difceis Impossveis

Montar modelos fsicos e matemticos Tcnica da Discretizao

Advento computadores e programas sofisticados de clculo

sem o uso daDiscretizao

Importante!Compreender

funcionamento

comportamento



Estes recebem todas as cargas e as transmitem tambm com seu peso, para as fundaes (no caso, blocos e estacas).

A laje de concreto (plana) suporta seu peso, os revestimentos e mais alguma carga acidental (gua da chuva, pessoas, etc.)

As vigas recebem os esforos da laje (placa de concreto) e os transmitem, com seu prprio peso (mais peso de parede, se houver), para os pilares.



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Estrutura Real x Modelo Computacional



Solues Estruturais

Proposta arquitetnica


A estrutura um conjunto de elementos, o qual torna-se o caminho pelo qual as foras que atuam sobre ela devem

transitar at chegar ao seu destino final, o solo.

Para transferir um conjunto de foras at o solo podemos usar poucos ou muitos caminhos.

O caminho natural que as foras gravitacionais (peso dos objetos e das pessoas) tendem a tomar o vertical.

Estrutura como Caminho das Foras


A com poucos caminhos sofre um maior acmulo de foras em cada um, obrigando-os a serem mais largos.

Estruturas como a trelia espacial de cobertura doEspao Cultural Jos Lins do Rego (Arq. SrgioBernardes), em Joo Pessoa/PB, um exemplode estrutura com muitos caminhos.

J o mesmo no ocorre com a estruturado Memorial Amrica Latina (Arq. OscarNiemeyer), em So Paulo/SP, na qualvigas e pilares transmitem a maior parteda carga ao solo.

Uma estrutura com muitos caminhos tende a t-los mais estreitos.

As barras que constituem a trelia so bastante esbeltas, produzindo uma leveza

tanto fsica como visual.

fcil perceber, o peso fsico e visual dessas vigas e pilares.

Estrutura como Caminho das Foras


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Solues EstruturaisQual a melhor soluo estrutural?


funo de quem concebe a estrutura fazer com que, apesar dehierarquizados, os requisitos sejam atendidos da forma mais eficientepossvel.

Proposta Simples e Direta

Permite a passagem de pessoas por baixo Passagem mais ampla possvel

Na verdade a melhor soluo estrutural no existe. Existe, sim, uma boasoluo que resolve bem alguns pr-requisitos.

Solues EstruturaisQual a melhor soluo estrutural?


Classificao das EstruturasEstruturas LinearesBarras e reticulados planosGrelhas e vigas-balco

Estruturas Superficiais (folhas)ChapasPlacas e membranasCascas

Estruturas VolumtricasBlocos


Classificao das EstruturasEstruturas LinearesBarras e reticulados planos

As barras se caracterizam por apresentar uma de suas dimenses predominandosobre as outras duas.

Os reticulados planos so as estruturas formadas por uma ou mais barras que seacham no mesmo plano de atuao das cargas externas.

Viga - formada por barras alinhadas

Arco - formado por barra cujo eixo uma curva nica

Prtico - formado por barras no alinhadas

Trelia - formada por barras dispostas de modo a formar uma rede detringulos

Cabo a barra flexvel, sem resistncia flexoProf M.sC. Fernanda Alves P. Gis

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Classificao das EstruturasViga

Arco

Prtico


Classificao das Estruturas

Cabo

Trelia


Classificao das EstruturasEstruturas LinearesGrelhas e vigas-balco

As grelhas e as vigas-balco so as estruturas formadas por barras que se achamem um mesmo plano, no qual no agem as cargas externas.


Classificao das EstruturasEstruturas SuperficiaisChapasPlacas e membranasCascasAs estruturas superficiais so caracterizadas por apresentar duas de suasdimenses predominando sobre a terceira.

Nas chapas, as cargas esto aplicadas no mesmo plano definido pelas dimensespredominantes da estrutura

Nas placas, as cargas esto aplicadas em um plano diferente daquele definidopelas dimenses predominantes da estrutura (ex.:lajes)

As membranas so placas sem resistncia flexo

As cascas so as estruturas limitadas por duas superfcies curvas, prximas umada outra


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Chapa

Placa

E

s

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S

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Membrana

Estruturas Superficiais



Casca

Estruturas Superficiais


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Classificao das EstruturasEstruturas VolumtricasBlocosAs estruturas volumtricas, ou blocos, so caracterizadas por apresentar as trsdimenses na mesma ordem de grandeza.

Bloco de fundao


CargasAs estruturas funcionam como caminho dasforas para lev-las ao solo.As foras que atuam nas edificaes precisam sermuito bem conhecidas (intensidade, direo e sentido)para que a concepo estrutural seja coerente com ocaminho que essas foras devem percorrer at o solo epara que os elementos estruturais sejam adequadamentedimensionados. [Ref. 9].

Cargas Permanentes Toda a vida til

Cargas Acidentais Eventualmente


Cargas

Peso prprio da estrutura Peso dos revestimentos Peso das paredes

Peso de ocupao das pessoas Peso dos mobilirios Peso de veculos Fora do vento


Foras que atuam nas Estruturas

Idealizao de Fora linearmente distribuda

Fora de massa

Fora de superfcie

Idealizao de foraconcentrada


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Fora proveniente de acelerao aplicada aos elementos do corpo.

Fora de superfcie

Fora linearmente distribuda

Fora que se distribui sobre a superfcie do corpo.So causadas pelo contato direto de um corpo

com a superfcie de outro.

Fora que, por agir sobre faixa muito estreita da superfcie do corpo, para efeito de clculo, suposta

distribuda sobre uma linha.

Fora concentrada

Fora que, por agir sobre rea muito pequena da superfcie do corpo, para efeito de clculo,

considerada aplicada em um ponto.

Fora de massa (ou de corpo)



Foras de Superfcie(Barragens)

Foras de Superfcie(Vento)



Foras LinearmenteDistribudas

Fora ConcentradaFora de Massa



Foras que atuam nas Estruturas Foras de Superfcie:

So uma forma de tratar cargas distribudas atuando emreas muito pequenas em relao s dimenses daestrutura. Exemplo: roda de um carro.

Os tipos mais comuns de cargas distribudas queocorrem na prtica so as cargas uniformementedistribudas e as cargas triangulares (empuxos de terrae de gua).


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Foras que atuam nas Estruturas Foras de Superfcie:

A resultante de uma carga distribuda dada pela reacompreendida entre a linha que define estecarregamento e o eixo da barra solicitada. O ponto deaplicao da resultante o centro de gravidade da reareferida acima.


Foras atuantes na EstruturaUm trem passando sobre uma ponte umexemplo de carga mvel aplicada a umaestrutura. A fotografia da Ponte Firth ofForth. Veja ainda o Viaduto Garabit,tambm solicitado pela passagem de umtrem.

Um navio sendo solicitado pela ao dasondas um dos exemplos em que no seconhece com exatido os esforos que aestrutura dever ser capaz de suportar, enesse caso o dimensionamento daestrutura feito com base em dadosestatsticos.


Foras atuantes na EstruturaA fotografia ao lado da PonteVerrazano, em Nova Iorque durante amaratona de Nova Iorque. Nesse caso, osparticipantes da maratona so a cargaacidental que solicita a estrutura.

Outra importante ao sobre umaestrutura a fora exercida pelo vento.Um exemplo bastante conhecido dessetipo de solicitao a Ponte de Tacoma,que acabou por entrar em colapso devidoa ao do vento.


Tipos de Solicitaes


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Alguns Critrios de Projeto: EquilbrioConceber um arranjo estrutural capaz deabsorver s solicitao externas e transmiti-las aos elementos de apoio mantendo-se emrepouso.


Alguns Critrios de Projeto: EstabilidadeA configurao de equilbrio do arranjoestrutural no pode ser alteradodrasticamente na presena das imperfeiese das aes perturbadoras.


Alguns Critrios de Projeto: ResistnciaO material das peas estruturais deve ser capaz de absorver o nvelde solicitao interna gerado pela aes externas sem comprometera sua integridade fsica.


Alguns Critrios de Projeto: RigidezAs peas estruturais devem ser capazes de absorver as aesexternas sem apresentar grandes deslocamentos que comprometamsua funcionalidade.


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Alguns Critrios de Projeto: Economia


Alguns Critrios de Projeto: Durabilidade


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