Introdução aos Sistemas Estruturais

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1 Introdução aos Sistemas Estruturais

2 História da Engenharia de Estruturas Há cerca de anos, tendo descoberto a agricultura e a pecuária, o homem deixou de ser nômade; surgiram então os primeiros edifícios permanentes e as primeiras aldeias. Desde esta época, o homem vem erigindo construções que o abriguem, que permitam a reunião de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso, político ou de lazer, que possilitem a transposição de um rio ou a barragem de um curso d água. As primitivas construções iniciais deram lugar às monumentais pirâmides egípcias, aos harmoniosos templos gregos, às extraordinárias cúpulas romanas, à sublime catedral gótica, às imensas pontes de ferro e de aço, aos enormes arranha-céus de aço e de concreto.

3 História da Engenharia de Estruturas O estudo da história da evolução das estruturas é altamente fascinante, pois: 1. Possibilita que se conheçam e se valorizem as extraordinárias construções que vêm sendo edificadas pelo homem desde a pré-história até os dias de hoje; 2. Revela que as construções, além de satisfazerem as necessidades do homem, são uma importantíssima expressão cultural, social, política e econômica das sociedades que as erigiram; 3. Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre tiveram, e continuam tendo, na evolução das estruturas; 4. Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas.

4 Pré-história até 4000 a.c. Antiguidade 4000 a.c Idade Média Idade Moderna Contemporânea 1789 aos dias de hoje Pré-história Européia - Stonehenge Ficha Técnica Sistema Estrutural Pilares e vigas simplesmente apoiadas Função Templo Localização Salisbury Plain, Salisbury, Inglaterra Época da construção 3100 a.c a.c. Execução Desconhecida Dimensões Diâmetro do círculo de pedra: 30 m Material Os blocos maiores são de arenito (50 toneladas 7m altura), e os menores de rochas conhecidas como "bluestones", encontradas nas montanhas Preseli, no sudoeste do País de Gales.

5 Pré-história até 4000 a.c. Antiguidade 4000 a.c Idade Média Idade Moderna Contemporânea 1789 aos dias de hoje Pré-história Européia - Stonehenge

6 Pré-história até 4000 a.c. Antiguidade 4000 a.c Idade Média Idade Moderna Contemporânea 1789 aos dias de hoje Egito Antigo - Pirâmide de Quéops Monumento mais pesado que já foi construído pelo homem. Possui aproximadamente 2,3 milhões de blocos de rocha, cada um pesando em média 2,5 toneladas. Função Túmulo do faraó Localização Gizé, Egito Época da construção 2551 a.c. Projeto Autor desconhecido Execução Autor desconhecido Dimensões Altura: 146,6 m (atualmente 137,16 m) Material Calcáreo - utilizado no núcleo e no revestimento Granito - os blocos da câmara do faraó e da entrada da pirâmide (trazidos de Assuã)

7 Pré-história até 4000 a.c. Antiguidade 4000 a.c Idade Média Idade Moderna Contemporânea 1789 aos dias de hoje Grécia Antiga - Partenon Sistema Estrutural Pilares e vigas simplesmente apoiadas Função Templo Localização Atenas, Grécia Época da construção a.c. Projeto Ictinos Execução Fídias Dimensões Comprimento: 70 m Largura: 32 m Material Mármore

8 Pré-história até 4000 a.c. Antiguidade 4000 a.c Idade Média Idade Moderna Contemporânea 1789 aos dias de hoje Roma - Coliseu Uma das maiores construções de todo o império romano, podendo acomodar entre e espectadores Perímetro de mais de 540 m As fundações possuem mais de 12 m de profundidade Refinamento e avanços da engenharia das estruturas Sistema Estrutural Arcos e abóbodas Função Arena Localização Roma, Itália Época da construção 70 d.c. Projeto Autor desconhecido Execução Autor desconhecido Dimensões Comprimento: 187,5 m Largura: 155,5 m Altura: 48,5 m Material Concreto de cimento natural

9 Pré-história até 4000 a.c. Antiguidade 4000 a.c Idade Média Idade Moderna Contemporânea 1789 aos dias de hoje Renascimento Basílica de São Pedro Início da construção: 18 de abril de 1506 Inicialmente projetada por Donato Bramante, a basílica teve seu projeto modificado após sua morte em Rafael, Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetaram a basílica, mas após a morte de Rafael, em 1520, novos arquitetos assumiram o projeto, sendo eles: Antonio da Sangallo, Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino. Em 1546, com a morte de Sangallo, Michelangelo assume a chefia da arquitetura. Responsável pela cúpula, Michelangelo deixou em 1564, ano de sua morte, o trabalho todo praticamente completo. Mais tarde, sobre a cúpula, de 41,9 m de diâmetro, o lanternim e a cruz foram construídos, finalizando sua construção em 1593, com aproximadamente 138 m de altura.

10 Pré-história até 4000 a.c. Antiguidade 4000 a.c Idade Média Idade Moderna Contemporânea 1789 aos dias de hoje Renascimento Basílica de São Pedro É conhecido que foram construídas três correntes de ferro circundando a base da cúpula no intuíto de resistir a esforços de tração, porém nada se sabe sobre seu executor e quando foi executada. Esse reforço, entretanto, não conseguia resistir aos esforços gerados e logo a cúpula começou a apresentar fissuras e sons de rompimento. Uma investigação sobre o comportamento estrutural da cúpula foi iniciada. Em 1740, após 150 anos da construção, a cúpula apresentava falhas que questionavam a segurança da mesma. Um grande número de especialistas foi consultado, dentre eles Giovanni Poleni, que, com o auxílio da literatura da época e com experimentos, conseguiu determinarar os esforços horizontais gerados pela cúpula e, segundo estes estudos, ele assegurou a segurança da estrutura. Desta forma, nesse momento, em 1742, o primeiro cálculo estrutural havia sido executado.

11 Pré-história até 4000 a.c. Antiguidade 4000 a.c Idade Média Idade Moderna Contemporânea 1789 aos dias de hoje Revolução Industrial - Ponte de Coalbrookdale Séculos XVIII e XIX - casamento do ferro fundido com a construção de pontes. A "Ironbridge construída por Abraham Darby III em 1779, foi a primeira ponte de todos os tempos construída em ferro fundido. A Revolução Industrial alterou completamente tudo que o havia dominado a vida dos homens até então. Marca dominante disso foi a ponte de ferro construída sobre o rio Severn. Era necessária uma solução para os inconvenientes gerados pelo inverno e pela lentidão e falta de potência das balsas, na passagem entre Madeley e Broseley.

12 Sistema Estrutural Arco Função Ponte rodoviária Localização Sobre o Rio Severn, próximo a Coalbrookdale, Inglaterra Época da construção Projeto Thomas Pritchard Execução Abraham Darby III Dimensões Comprimento total: 60 m Vão central: 30,5 m Quantidade de ferro 378,5 t Material Ferro fundido

13 Século XIX Viaduto Garabit , Gustave Eiffel Ponte do Brooklyn

14 Os primeiros arranha-céus Em 1885 William Le Baron Jenney construiu o Edifício Home Insurance, dito como o primeiro arranha-céu do mundo. Era a primeira vez que um edifício de grande altura tinha, tanto suas lajes internas, quanto as paredes externas, suportadas por uma forte estrutura metálica. Inovações: elevadores e a eletricidade que atendeu às necessidades dos escritórios que ali se instalariam. Sistema Estrutural Estrutura reticulada metálica e alvenaria de fechamento Função Edifício comercial Localização Chicago, Illinois, Estados Unidos Época da construção 1885 Projeto William Jenney Dimensões Altura: 55 m Material Aço e alvenaria

15 As primeiras pontes de concreto armado e protendido Nome Innbrücke in Zuoz Sistema Estrutural Arco tri-articulado Função estrada Localização Sobre o Rio Inn, Zuoz, Suiça Época da construção 1901 Projeto Robert Maillart Execução Robert Maillart Dimensões Vão central: 38 m Material Concreto armado

16 Ponte de Concreto Protendido de Freyssinet Nome Sistema Estrutural Função Localizaçã o Época da construção Projeto Execução Pont de Luzancy Viga simplesmente apoiada Ponte rodoviária Sobre o Rio Marne, Luzancy, França Eugène Freyssinet Eugène Freyssinet Dimensões Comprimento: 55 m Material Concreto protendido

17 Salginatobelbrücke Sistema Estrutural Arco tri-articulado Função Ponte rodoviária Localização Sobre o vale Salgina, próximo a Schuders e Schiers, Suiça Época da construção 1930 Projeto Robert Maillart Execução P. Lorenz Dimensões Vão 90 m Material Concreto armado

18 Torres e edifícios altos Nome Sistema estrutural Função Localização Época da construção Projeto arquitetônico Projeto estrutural Execução Dimensões Material Área total construída Edifício Chrysler Pórtico espacial Edifício comercial Nova Iorque, Estados Unidos William van Alen Ralph Squire & Sons Fred T. Ley & Company, Inc. Altura: 319 m, 77 andares Aço, aço inoxidável e tijolos m²

19 Empire State Sistema Estrutural Função Localização Época da construção Projeto arquitetônic o Projeto estrutural Execução Pórtico tridimensional Edifício comercial Manhattan, Nova York, Estados Unidos Richmond Shreve, William Lamb, Arthur Harmon H. G. Balcom & Associates Starrett Brothers & Eken, Inc. Dimensões Altura: 381 m Andares: 103 Materiais Área total construída Área do terreno Aço, calcário, granito e tijolos m² m 2

20 Sears Tour Chicago, USA CN Tour Toronto, Canadá Estrutura Ano Altura(m) Torre CN Torre Ostankino Torre Sears Empire State Torre Eiffel Pirâmide de Queops 2551 a.c. 137 CN Tour Sears Tour Torre Sears

21 Petronas Primeira vez na história da humanidade que o maior prédio do mundo não está nos Estados Unidos, mas em um país asiático, em Kuala Lumpur, capital da Malásia. Nome Função Localização Época da construção Projeto Petronas Tower Edifício comercial Kuala Lumpur, Malásia 1997 Thornton-Tomasetti EngineersCesar Pelli (arquiteto) Dimensões Altura: 451,9 m Área m 2 Andares 88 Material Concreto armado de alto desempenho, aço e vidro

22 Grandes Estruturas (Tallest buildings) (2010) 828 m

23 Kingdom Tower, na Arábia Saudita conclusão em km!!! Millennium Palace, 219 m, (2014) Balneário Camboriú, Santa Catarina.