Introdução aos Sistemas Estruturais

Transcrição

1 Introdução aos Sistemas Estruturais

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3 Tipos de Elementos Estruturais Com uma dimensão predominante: (vigas; cabos; tirantes; pilares; e bielas (barras bi-rotuladas comprimidas). Com duas dimensões predominantes: chapas (são planas, sem cargas perpendiculares);placas (planas, com cargas quaisquer); cascas (são curvas); e membranas (são flexíveis). Com as três dimensões igualmente significativas: blocos

4 Tipos de Sistemas Estruturais (modelos analíticos)

5 Estruturas Laminares

6 São formadas por elementos, onde duas dimensões são da mesma ordem de grandeza e a terceira acentuadamente de menor dimensão. Laje A laje é um dos mais conhecidos elementos estruturais assim como a viga e o pilar. Ela está presente nas construções desde a antiguidade, mas vem sofrendo um grande processo evolutivo ao longo desse período. Apoiadas em vigas

7 Tipos de Lajes Lajes nervuradas Livraria da Travessa, Rio de Janeiro -RJ. Edifício poliesportivo da PUC/RS, Porto Alegre-RS.

8 Vigas-parede Viga parede é uma viga com uma grande relação altura / vão ( 2 < h / L < 3 ). Encontramos vigas paredes nos reservatórios e caixas d água, além de outras situações bastante conhecidas na engenharia civil, como por exemplo em fachadas e elementos prémoldados. Viga-parede

9 Soluções estruturais correntes em lajes Lajes plissadas: Palácio das Convenções, Parque Anhembi, São Paulo SP Clube Curitibano, Curitiba PR, 1966.

10 Tipos de Lajes

11 Tipos de Lajes Laje Treliçada Laje Protendida Alveolar

12 Cascas Cascas são estruturas de superfície delgadas, não planas, que recebem cargas distribuídas e reagem através de esforços solicitantes predominantemente de tração e compressão. Quando a espessura da casca é pequena, comparando-se com as outras dimensões, a rigidez ao momento fletor (que é proporcional ao momento de inércia) é muito pequena, e pode ser considerada igual a zero. Neste casos as cascas podem ser estudadas pela teoria da membrana, ou seja, as cargas externas (peso próprio, revestimento, carga acidental distribuída) serão absorvidas através de esforços solicitantes normais de compressão e tração.

13 Jubilee Church - Rome Tenerife Concert Hall Canary Islands, Spain

14 Estruturas de blocos

15 Estrutura tridimensionalmente monolítica, onde as três dimensões são da mesma ordem de grandeza. Exemplo: blocos de fundações

16 Elementos Reticulados

17 Estruturas reticuladas são compostas por barras, onde uma das dimensões é preponderante em relação às outras duas. Barra é corpo que se pode considerar sendo gerado por uma figura de forma e dimensão real não necessariamente constante, cujo centro de gravidade desloca-se ao longo de uma linha. Eixo da barra é a trajetória do centro de gravidade..

18 Modelo para análise: linhas de eixo, sem dimensões na seção transversal.

19 Viga É o elemento estrutural mais usado na construção de edifícios. As vigas são elementos estruturais retos, resistentes à flexão, e que não só são capazes de resistir as forças que atuam na direção de seu eixo, mas também por meio de esforços seccionais, suportar forças perpendiculares a seu eixo e transmiti-las lateralmente ao longo do mesmo até seus extremos.

20 A seção da viga, isto é, a distribuição de sua massa com relação ao eixo neutro, é decisiva para o mecanismo resistente de sistemas estruturais. Quanto mais distante estiver a massa do eixo neutro, maior será a resistência a flexão.

21 Pilar

22 Laje: apesar de raro, pode receber a carga de um pilar kn (carregamento concentrado) Viga: não comumente, pode receber a carga de um pilar (kn), sendo chamada então de viga de transição (carregamento concentrado)

23 Treliças Denomina-se treliça plana, o conjunto de elementos de construção (barras redondas, chatas, cantoneiras, I, U, etc.), interligados entre si, sob forma geométrica triangular, através de pinos, soldas, rebites, parafusos, que visam formar uma estrutura rígida, com a finalidade de resistir a esforços normais apenas. A denominação treliça plana deve-se ao fato de todos os elementos do conjunto pertencerem a um único plano. A sua utilização na prática pode ser observada em pontes, viadutos, coberturas, guindastes, torres, etc. Dois métodos de dimensionamento: Método dos Nós ou Método de Cremona Método de Ritter ou Método das Seções Estádio Nacional de Pequim

24 Treliças Planas

25 Treliças Espaciais:

26 Hipóteses simplificadoras (Sistema articulado): As articulações das barras não tem atrito; As cargas das estruturas são caracterizadas por forças aplicadas exclusivamente nos nós. barra em tração (+) barra em compressão (-)

27 Configuração instável

28 Como funciona um sistema articulado

29 Como funciona um sistema articulado

30 Como funciona um sistema articulado

31 Tipos de treliças:

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33 Estruturas Articuladas Reais Grandes vãos e/ou cargas elevadas maneira econômica Articulações reais (rebites, solda, parafusos) criam pequenas restrições a livre rotação das barras pequenos momentos nas barras estudos experimentais diferença mínima dos resultados teoria válida no ponto de vista prático Deformáveis

34 Análise no Ftool

35 Estrutura Reticulada Plana

36 Estrutura Reticulada Espacial

37 Comparação pilar-viga x pórtico

38 Viga Vierendeel A viga vierendeel é uma viga de alma vazada. Ela é composta por barras que se encontram em nós, e pode ser considera uma parente da treliça, mas apresenta comportamento bastante diferente. A viga vierendeel é uma viga inventada e patenteada por Jules Arthur Vierendeel, em 1897, referencia à qual se originou sua nomenclatura.

39 Vídeo Yopanan

40 Exercício 1:

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43 Exercício 2:

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46 Exercício 3:

47 Exercício 4: