MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS Aula 01: Introdução

Transcrição

1 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

2 Aula 1 Introdução Plano da Disciplina Conceituação Inicial sobre a Modelagem dos Sistemas Estruturais (MSE) Objetivos Entendimento do Plano de Disciplina e da Conceituação Inicial sobre a Modelagem dos Sistemas Estruturais (MSE)

3 Disciplina: MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS Código: FAE110 N o 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.

4 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.

5 Metodologia de Ensino 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 3 pontos Tg nota no trabalho em grupo, valor igual a 5 pontos Tp nota na prova, valor igual a 2 pontos Média do Semestre, Ms = Ti+Tg+Tp Se Ms 7,0 aprovado por nota Se 3,0 Ms < 7,0 prova final Se Ms < 3,0 reprovado por nota Recuperação Pf nota na prova final Média Final, Mf = (Ms+Pf) / 2 Se Mf 5,0 aprovado por nota Frequência Se Mf <5,0 reprovado por nota Nf número de faltas Nf > 11horas (3 semanas) reprovado por frequência

6 Planejamento Detalhado Turmas de terça-feira MAIO JUNHO 3ª feira 3ª feira Sem aula 1S - Introdução S - Treliças 6S - Vigas 16 2S - Definições Básicas 20 7S - Lajes S - Cabos 4S - Arcos 27 8S - Pilares /Definição do Trabalho Final JULHO AGOSTO 3ª feira 3ª feira 04 9S - Membranas 01 13S Tf Esc 1: S - Cascas 08 14S - Tf Esc 1: S - Tf Esc 1: S Prova Final 25 12S - Prova 22 ***

7 Planejamento Detalhado Turmas de sexta-feira MAIO 6ª feira JULHO S - Introdução 2S - Definições Básicas 3S - Cabos 4S - Arcos JUNHO 6ª feira AGOSTO 5S - Treliças 6S - Vigas Feriado 7S - Lajes 8S - Pilares /Definição do Trabalho Final 6ª feira 6ª feira 07 9S - Membranas 04 13S - Tf Esc 1: S - Cascas 11 14S - Tf Esc 1: S - Tf Esc 1: S Prova Final 28 12S - Prova 25 ***

8 Introdução Estrutura Sistema Estrutural Modelagem Motivação

9 MAM Rio UFRJ.FAU.DE Estrutura Estrutura: parte da edificação responsável por sua sustentação. Estrutura: conjunto de elementos que viabilizam a criação do espaço útil de uma edificação. Estrutura: edificação subtraída dos elementos de função não estrutural.

10 Conteúdo Estrutural Em toda obra de arquitetura, há estrutura, mas a participação da estrutura especificamente como nós a entendemos hoje, dentro de uma obra de arquitetura, varia de obra para obra. Projeto Típico Projeto que não seja, nem um projeto de pouquíssimo conteúdo estrutural, como pode ser uma residência simples, nem de conteúdo estrutural extremo, como pode ser uma ponte. Mário Franco. Palestra intitulada Arquitetura e Estrutura: experiências e perspectivas. IDEA, IE-SP, 25/09/1995.

11 Estrutura como caminho das forças Esquema estrutural do Anhembi, São Paulo, SP Esquema estrutural do Masp, São Paulo, SP

12 Estrutura ou Sistema Estrutural Estrutura, ou Sistema Estrutural, é o conjunto de elementos estruturais que interagem para suportar as ações com segurança Maria Betânia de Oliveira

13 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.

14 Modelos Numéricos A utilização de modelagem matemática possibilita uma análise estrutural quantitativa, a qual é importante para a determinação precisa de formas estruturais não usuais. p Definição do Modelo Estrutural de uma Cobertura Pneumática (OLIVEIRA, 2001). ag

15 Modelos Físicos Tecido esticado Bolhas de sabão Exemplos de modelos físicos empregados na definição da forma inicial de uma estrutura de membrana. A utilização de modelos físicos facilita o entendimento do comportamento estrutural através da visualização dos fenômenos estruturais.

16 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.

17 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.

18

19 MSE

20 MSE

21 MSE

22

23

24 Estrutura Motivação Edificações Projeto (Design) Fundações Estrutura Sistemas Prediais Acabamento Projeto de Edificações Novas Edificações Alteração da forma de uma edificação existente Alteração do uso de uma edificação existente Manutenção Restauração

25 Motivação Anel de Compressão Adaptação ENADE 2005 Maria Betânia de Oliveira

26 Simultaneidade entre Forma e Estrutura Concepção Estrutural 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. A concepção da estrutura é anterior a sua quantificação.

27 Simultaneidade entre Forma e Estrutura Concepção Estrutural A Concepção Estrutural não é aleatória Depende de diversas variáveis Funcionalidade Estabilidade Resistência Custos Estética Possibilidades Técnicas

28 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.

29 Não se pode imaginar uma FORMA que não necessite de uma ESTRUTURA Não se pode imaginar uma ESTRUTURA que não necessite de uma FORMA PAES & CRESPO (2012) FORMA e ESTRUTURA nascem juntas. Quem cria a forma cria a estrutura.

30 A solução da forma estrutural deve permitir o encontro entre Arquitetura e Estrutura.

31 O que é arquitetura? A meu ver, arquitetura é invenção. E, sob esse prisma de compreensão, é que realizo os meus projetos, sempre em busca da beleza, de soluções expressivas, diferentes, capazes de causar surpresa. Oscar Niemeyer ( )

32 "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 ( )

33 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. Potencial de influência no custo final de um empreendimento de edifício e suas fases.

34 Texto 1 Leitura REBELLO, Y.C.P. A Concepção Estrutural e a Arquitetura. São Paulo: Zigurate Editora, p Exercício 1 Exercício Caminhe pela cidade que você vive e tire fotos de estruturas. Monte um painel A4 com algumas destas fotos e um parágrafo descritivo.