MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS Aula 01mboufrj.weebly.com/uploads/1/9/8/6/19867115/01ci_mse_mbo.pdf · Maria Betânia de Oliveira 2014.1 Modelagem dos Sistemas Estruturais Objetivos

Universidade Federal do Rio de Janeiro

Faculdade de Arquitetura e Urbanismo

Departamento de Estruturas

MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS – Aula 01

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Disciplina:

Professora : Maria Betânia de Oliveira

Maria Betânia de Oliveira 2014.1

Modelagem dos Sistemas Estruturais

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.



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 – prova escrita, 2 pontos

Ti – trabalho individual, 3 pontos

Pg – projeto em grupo, 5 pontos

Média do Semestre, Ms = P+Ti+Pg

Prova final.



Objetivos

Entendimento do Plano de Ensino 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 de Ensino da Disciplina Conceituação Inicial sobre a Modelagem dos Sistemas Estruturais (MSE)



Quem faz a concepção da estrutura?

Aula 1 QUESTÕES

Qual é o Plano de Ensino da Disciplina?

O que é Modelagem?

O que é Sistema?

O que é Estrutura?

Por que estudar MSE?

O que é Concepção Estrutural?

Qual é a Importância da Forma Estrutural?

Quais são os requisitos básicos para a definição da estrutura?

O que é análise estrutural?



Plano de Ensino da Disciplina:

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. Observações de soluções da natureza.

Plano de Ensino da Disciplina: Planejamento das Aulas - 2014.1

Aula Assunto

(1) 11FEV-14FEV Apresentação/Plano de Ensino/Conceituação Inicial.

(2) 18FEV-21FEV Estruturas da natureza. Fenômenos fundamentais das estruturas. Elementos estruturais básicos. Classificação dos sistemas estruturais. Ações nas estruturas. Exercícios.

(3) 25FEV-28FEV Teoria da fraqueza relativa dos gigantes. Fenômenos fundamentais das estruturas. Equilíbrio. Centro de gravidade. Tração e Compressão. Flexão. Momento de inércia. Classificação dos Sistemas Estruturais. Vigas, pilares e pórticos. Esquema estrutural. Rigidez pela forma. Caminho das forças. Vínculos e graus de liberdade: apoios de primeiro gênero; apoios de segundo gênero; apoio de terceiro gênero. Estruturas hipostáticas, isostáticas e hiperestáticas

(4) 11MAR-14MAR Apresentação dos trabalhos individuais (Cabos, Vigas e Grelhas). Flambagem. Estabilidade e instabilidade. Limites de utilização de vigas e pilares. Solicitações. Tensões. Deformações. Comportamento elástico dos materiais. Isotropia e anisotropia.

(5) 18MAR-21MAR Apresentação dos trabalhos individuais (Pilares e Pórticos). Arcos. Ensaio de tração. Diagrama Tensão-deformação. Cabos: propriedades e nomenclatura. Arcos: propriedades e nomenclatura. Tipos de arcos. Limites de utilização de cabos e arcos.




Aula Assunto

(6) 25MAR-28MAR Apresentação dos trabalhos individuais ( Arcos). Treliças: propriedades e nomenclatura. Conexões (nós). Treliças planas. Treliças espaciais. Treliças de telhados. Treliças de pontes. Aplicações de treliças.

(7) 01ABR-04ABR Apresentação dos trabalhos individuais (Treliças). Placas e Chapas. Paredes. Lajes: propriedades. Tipo de lajes. Lajes maciças, lajes armadas em uma direção. Lajes armadas em duas direções ou em cruz. Lajes lisas (cogumelo). Lajes nervuradas. Lajes duplas. Lajes mistas. Lajes pré-moldadas ou pré-fabricadas. Lajes alveolares. Lajes com forma metálica incorporada (steel-deck).

(8) 08ABR-11ABR Apresentação dos trabalhos individuais (Lajes e Paredes). Cascas: propriedades. Superfícies de revolução. Superfícies de translação. Superfícies conoidais. Superfícies compostas. Cúpulas. Abóbadas. Cascas cilíndricas. Cascas esféricas. Perturbações de borda. Condições de apoio. Cascas nervuradas. Cascas dobradas (placas associadas). Definição dos Grupos e dos Temas do Projeto Final.




Aula Assunto

(9) 15ABR-25ABR Apresentação dos trabalhos individuais (Cascas). Membranas: propriedades. Estruturas de tendas. Membranas infláveis. Membranas híbridas. Efeitos do vento. Perfuração em membranas infláveis. Vida útil e limites de utilização das membranas.

(10) 06MAI-09MAI Apresentação dos trabalhos individuais (Membranas). Prova.

(11) 13MAI-16MAI Apresentação inicial do projeto final. Assistência às turmas (execução dos projetos).

(12) 20MAI-23MAI Assistência às turmas (execução dos projetos).

(13) 27MAI-30MAI Assistência às turmas (execução dos projetos).

(14) 03JUN-06JUN Entrega/defesa do projeto final (modelo físico qualitativo e prancha resumo).

(15) 10JUN Prova Final



Estrutura é a parte da edificação responsável por sua sustentação.

Estrutura como edificação

subtraída dos elementos de

função não estrutural.



Estrutura é um conjunto de elementos que interagem para suportar as ações.

O que é Estrutura?

Estrutura, ou Sistema Estrutural, é um conjunto de elementos que viabilizam a

criação de um espaço útil em uma construção.

Esquema estrutural do Anhembi, São Paulo, SP

Esquema estrutural do Masp, São Paulo, SP



Estrutura como caminho das forças



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

© 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


O que é Sistema?




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.

Exemplos de modelos físicos empregados na definição da forma

inicial de uma estrutura de membrana.

Tecido esticado Bolhas de sabão






Construção de uma Edificação

Projeto

(Design) Fundações Estrutura

Sistemas Prediais

Acabamento

"Nas suas viagens, ao descrever uma ponte, pedra por pedra, para seu

discípulo Kublai Khan, Marco Polo é indagado:

- Mas qual é a pedra que sustenta a ponte?

Em resposta informa que a ponte não é sustentada por nenhuma pedra, mas

pela curva do arco que elas formam.

Depois de alguns minutos de silêncio e reflexão, Kublai Khan acrescenta:

- Por que falar de pedras? Só o arco me interessa.

Então, Marco Polo responde: - Sem pedras, o arco não existe ".

CALVINO, Ítalo. Cidades Invisíveis. Rio de Janeiro: Companhia das Letras, 1990.




Anel de Compressão

Adaptação ENADE 2005

A utilização de modelos físicos facilita o entendimento do comportamento

estrutural através da visualização dos fenômenos estruturais.

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.

As decisões tomadas na fase de projeto afetam drasticamente a competitividade do produto final, bem como sua facilidade de execução, de uso, de manutenção e de

descarte.



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?



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

INFLUÊNCIA NOS ESPAÇOS

INFLUÊNCIA NOS SENTIDOS HUMANOS

Forma da estrutura

A mais fácil de construir? A mais bonita?

Melhor solução em relação a quê?

A mais econômica?

É necessário estabelecer uma hierarquia de quesitos.

Qual a melhor forma estrutural?



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)


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)


Definição do Modelo Estrutural de uma Cobertura Pneumática (OLIVEIRA, 2001)

p

ag

Estudo do comportamento da estrutura.

A análise estrutural existe para verificar e detalhar o que se intuiu.

O que é análise estrutural?

Modelos são manipulados na Análise Estrutural. Os modelos nem sempre

conseguem descrever com precisão a realidade.



Bibliografia



REBELLO, Y.C.P. A Concepção Estrutural e a Arquitetura. Zigurate Editora, 2001.

RODRIGUES, P.F.N. Modelagem dos Sistemas Estruturais: notas de aula.

DE/FAU/UFRJ, 2008.

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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