Coberturas com Estruturas em Cabos

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1 O uso do Aço na Arquitetura 1 Aluízio Fontana Margarido Coberturas com Estruturas em Cabos 11 Objetivo Conhecer as aplicações e a morfologia das estruturas em cabo. Estruturas Pênseis Os cabos são estruturas que pela sua natureza apresentam momento nulo em qualquer ponto. Além disso, só apresentam rigidez quando submetidos a tração. Arranjo dos Cabos Os cabos criam grandes esforços horizontais, exigindo das estruturas de suporte, resistência a momento fletor, caso não se equilibrem as forças horizontais. A expressão que fornece a força horizontal é a seguinte: H = pl² / 8f Os cabos devem ser postos de maneira a se equilibrarem dentro do que a arquitetura permite. A solução ideal é que a estrutura seja auto-compensada, conforme será visto. Normalmente, temos que lançar mão de cabos que se fixem a grandes pesos, ou tirantes, que equilibrem os esforços. E a que fornece o esforço vertical é: V = pl / 2 Como a força horizontal cresce com o quadrado do vão e, normalmente, as flechas são pequenas, os valores de H são altos.

2 O uso do Aço na Arquitetura 2 Aluízio Fontana Margarido Muitas vezes a projeção dos cabos de equilíbrio são inviáveis, e nesse caso podemos utilizar o seguinte arranjo dos cabos: O grande desafio das estruturas pênseis é combater os esforços horizontais. As estruturas pênseis apresentam, como inconveniente, o grande esforço horizontal que deve ser suportado pela estrutura. Uma das maneiras de fugir, desse inconveniente, é fazer a estrutura de modo que esses valores se compensem, como no caso da cobertura de forma circular, com anel de borda. O anel externo é submetido a compressão e o esforço horizontal é compensado internamente. Ação do Vento nas Estruturas Pênseis Conforme sua geometria, as estruturas pênseis podem ser muito afetadas pelo vento, com forças verticais, de baixo para cima, devido ao fenômeno de sucção. As estruturas pênseis podem ser cobertas com membranas flexíveis, ligadas aos cabos. Havendo sucção superior ao peso próprio da cobertura haverá inversão dos esforços, com mudança total de geometria, provocando inevitavelmente a ruptura da membrana. Para evitar a sucção, a estrutura deverá ter o peso próprio maior do que a força decorrente à sucção. (fonte: Margarido, 2001) Ponte Akashi Kaikyo - a maior extensão em ponte pênsil - Japão fonte: Autor: João Marques em

3 O uso do Aço na Arquitetura 3 Aluízio Fontana Margarido Coberturas com Cabos Os cabos representam uma boa opção para se vencer grandes vãos sem haver obstrução do espaço interno. A ação do cabo normalmente é externa ao volume do espaço da arquitetura. Como o aço responde bem quando sob tração, as seções das peças tracionadas podem ser bem esbeltas. Para estas peças podem ser usados tirantes, como os cabos de aço, e também barras e tubos de aço. marquise atirantada, suspensa por cabos. tirante viga treliçada de cobertura 1 2 fig. 1 - barra redonda utilizada como tirante fig. 2 - ponte supensa por cabos - Jacaraípe / ES

4 O uso do Aço na Arquitetura 4 Aluízio Fontana Margarido Detalhes dos Estais para Grandes Cargas Cabo formado por cordoalhas que podem ser substituídas sem afetar ou escorar a estrutura. Tipos de Ancoragem para Cargas Médias

5 O uso do Aço na Arquitetura 5 Aluízio Fontana Margarido Esticadores CIMAF Soquetes Abertos CIMAF: Fabricados com aço de alta resistência e submetidos a uma carga de prova de 40% da carga de ruptura mínima efetiva do cabo de aço, que corresponde a duas vezes a carga de trabalho.

6 O uso do Aço na Arquitetura 6 Aluízio Fontana Margarido Soquetes de Cunha CIMAF: Utilizados para fixação de cabos de aço, permitindo posterior regulagem no comprimento. Grampos CIMAF - Aplicação Correta de Grampos em Laços: