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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
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 2016.1
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.
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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.
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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 P – nota prova escrita, valor igual a 2 pontos → 17/05 e 20/05/2016
T1 – nota trabalho individual, valor igual a 2 pontos
T2 – nota trabalho individual, valor igual a 3 pontos
Pg – nota em projeto em grupo, valor igual a 3 pontos → 19/07 e 22/07/2016
Média do Semestre, Ms = P+Ti+Pg
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 → 05/08/2016
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
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Estrutura - parte da edificação responsável por sua sustentação.
Estrutura como edificação
subtraída dos elementos de
função não estrutural.
Estrutura - conjunto de elementos que viabilizam a criação do espaço útil de
uma edificação.
O que é Estrutura?
MAM Rio de Janeiro
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Esquema estrutural do Anhembi, São Paulo, SP
Esquema estrutural do Masp, São Paulo, SP
Estrutura como caminho das forças
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O que é Sistema?
Problema, r
Subproblema, a
Subproblema, b
Subproblema, c a b c r
Se o problema a ser resolvido pudesse ser reduzido a um conjunto de subproblemas independentes, então a solução para o todo não era nada mais que a soma das soluções para as suas partes.
Reducionismo: todas as coisas e, ainda, o conhecimento e experiência sobre
elas, podem ser reduzidos, decompostos ou desmontados até os elementos
finais, partes individuais.
Abordagem Linear
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© 2009 Maria Betânia de Oliveira
Um Sistema é um conjunto de elementos
interrelacionados de qualquer espécie, por
exemplo, conceitos, objetos ou pessoas.
Expansionismo: todas as coisas e, ainda, o conhecimento e experiência sobre
elas, são partes de TODOS maiores.
O expansionismo transfere a atenção dos elementos finais, para o todo com partes interrelacionadas, em suma para os SISTEMAS.
Pensamento Sistêmico
Estrutura ou Sistema Estrutural Estrutura, ou Sistema Estrutural, é o conjunto
de elementos estruturais que interagem para
suportar as ações com segurança.
O que é Sistema?
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O que é 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.
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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.
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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.
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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.
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Por que estudar MSE?
Construção de uma Edificação
Projeto
(Design) Fundações Estrutura
Sistemas Prediais
Acabamento
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Por que estudar MSE?
Anel de Compressão
Adaptação ENADE 2005
Maria Betânia de Oliveira 2015.1
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A concepção da estrutura é anterior ao seu dimensionamento, ou
seja , a sua quantificação.
Conceber a estrutura é
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.
O que é Concepção Estrutural?
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Concepção Estrutural
A concepção da estrutura não é aleatória.
A concepção estrutural depende de diversas variáveis:
Solução estrutural original
é o resultado de profundo e amplo conhecimento e de muitas tentativas.
Funcionalidade/ Estabilidade/ Resistência/
Custos/ Estética/ Possibilidades Técnicas
INFLUENCIA NA RESISTÊNCIA
INFLUENCIA NOS ESPAÇOS
INFLUENCIA NOS SENTIDOS HUMANOS
Forma da estrutura
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A mais fácil de construir? A mais bonita? A mais econômica?
É necessário estabelecer uma hierarquia de quesitos.
Qual a melhor forma estrutural?
Piazza Navona, Roma.
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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.
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A solução da forma estrutural deve permitir o encontro entre Arquitetura e Estrutura.
Qual a melhor forma estrutural?
"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)
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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.
Quem concebe a estrutura?
PAES & CRESPO (2012)
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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.
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Bibliografia da Aula 1
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.
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