Sistemas_Estruturais_Basicos - Viga Grelhas

Prévia do material em texto

Sistemas Estruturais Básicos
AGENDA:
• Introdução
• Vigas 
• Grelhas
Referencias consultadas:
As notas de aula aqui apresentadas foram elaboradas com base na 
referencia listada abaixo:
• REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo: 
Zigurate, 2000.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento
• Quando uma viga (barra horizontal), apoiada em seus extremos, é
solicitada por cargas transversais ao seu eixo ela se deforma.
• Ao sofrer essa deformação, as seções transversais giram em torno
do seu eixo horizontal e tendem a escorregar uma em relação a
outra. O eixo da viga, antes reto, deforma-se verticalmente, e aos
deslocamentos verticais do eixo dá-se o nome de flecha.
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento
• O giro das seções é provocado por um binário interno de forças,
denominado momento fletor e quem provoca as flechas.
• A tendência de escorregamento entre as seções é provocada por
uma força vertical interna, denominada de força cortante.
Portanto, uma viga é um sistema estrutural sujeito a dois esforços:
Momento Fletor e Força Cortante.
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento - Flexão
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
Módulo de flexão W 
• Comportamento - Flexão
Entre as duas seções de mesma largura, ilustradas
abaixo, a mais alta será mais resistente, pois
apresenta maior módulo de resistência.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento - Flexão
Fissuração típica em estruturas de concreto armado submetida à flexão.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento - Flexão
• Conforme a posição e a quantidade de apoios, as vigas podem ser
classificadas em vigas biapoiadas, vigas em balanço e vigas
continuas.
• As vigas biapoiadas têm a característica de serem solicitadas por
tensões de compressão nas fibras superiores e de tração nas fibras
inferiores. Enquanto nas vigas em balanço, essas tensões se
invertem.
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento - Flexão
• Nas vigas continuas e com mais de dois apoios, tem-se no meio dos
vãos, compressão nas fibras superiores e tração nas fibras
inferiores. Na região dos apoios ocorre o inverso.
• Por convenção e na prática da engenharia, os momentos que
provocam tração nas fibras inferiores de uma viga são chamados de
positivos, e ao contrário, de negativos.
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento - Flexão
• Os balanços nas vigas, por apresentarem momentos contrários aos
dos vãos centrais, ocasionam alívio nos valores dos momentos dos
vãos, representando um fator de economia no dimensionamento da
viga.
• Existem relações favoráveis entre comprimentos de balanços e vãos
de vigas de forma a resultar em valores de momentos mínimos na
viga. Essas relações são econômicas, pois apresentam os momentos
fletores negativos iguais aos momentos fletores positivos.
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
A
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento – Cisalhamento (Cortante)
Dependendo das forças externas, a força cortante pode variar ao longo do
comprimento da barra, como ilustrado abaixo. As forças cortantes
(verticais) são sempre máximas junto aos apoios.
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento – Cisalhamento (Cortante)
Combate ao esforço cortante em estruturas de vigas.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento – Cisalhamento (Cortante)
As forças cortantes (verticais) são sempre máximas junto aos apoios.
Combate ao Momento Fletor e Esforço Cortante
Reforço Estrutural - Shopping Jardim Pamplona Carrefour
http://jardimpamplonashopping.com.br/o-shopping/
Solução: Escritório Pasqua e Graziano Associados
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento – Torção
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
Observe no exemplo ilustrado abaixo, que as deformações que sofrem as
quadrículas mostram as direções das forças resultantes da torção. As forças
cortantes transversais e longitudinais devidas a torção distribuem-se nas seções das
barras, provocando tensões de cisalhamento transversais e longitudinais. O efeito
simultâneo dessas tensões resulta em tensões normais inclinadas de tração e de
compressão semelhante ao discutido nas forças cortantes.
No caso do momento de torção as seções giram, com o eixo
da barra mantendo-se reto, não apresentando deformações
de flexão.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento – Torção
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
Os binários de forças formados pelas resultantes das tensão de cisalhamento na
seção é que equilibram o momento de torção. Logo, quanto mais afastadas do
centro de gravidade estiverem essas resultantes menos solicitada será a seção, daí
as seções que apresentam material longe do centro de gravidade e igualmente
afastado em todas as direções são as mais eficientes.
As seções de tubos circulares são as mais eficientes para absorver esforços de
torção, e principalmente as seções circulares vazadas.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Comportamento – Torção
Fissuração típica em estruturas de viga de concreto armado submetida à torção.
• Materiais
O aço, a madeira e o concreto armado e protendido são materiais que
respondem bem a esforços de flexão, ou seja, a solicitação
concomitante de tração e de compressão.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Materiais
• Vigas metálicas
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Materiais
• Vigas madeira
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Materiais
• Vigas concreto armado
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
https://www.galeriadaarquitetura.com.br/projeto/yuri-vital_/casa-das-duas-
vigas/4720?utm_source=boletim%20ga4&utm_medium=email&utm_term=
&utm_content=&utm_campaign=boletim_gal_projetos
Casa das Duas Vigas
• Materiais
• Vigas concreto protendido
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Materiais
• Vigas concreto protendido
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
As peças protendidas com armaduras pré-tracionadas são geralmente fabricadas em usinas,
havendo grande interesse em padronizar os tipos construtivos, para economia de formas.
Geralmente, as peças são fabricadas sem blocos de ancoragem, o que constitui uma simplificação
muito conveniente para as formas metálicas, permitindo a produção de elementos com
comprimentos variáveis sem modificar as formas laterais.
• Materiais
• Vigas concreto protendido
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Seções usuais
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Seções usuais
• Sendo as vigas submetidas à flexão, suas seções deverão apresentar
uma forma onde a concentração de material fique longe do centro
de gravidade - Momento de Inércia.
• Assim, a seção ideal para vigas é a . Devido à concentração de
tensões nas mesas inferior e superior, parte horizontal da seção ,
deve ser mais espessa do que a parte vertical, a alma.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Seções usuais
• Em vigas de concreto armado também são comumente usadas
seções do tipo T, onde se tem a colaboração da estrutura da laje.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Seções usuais
• As seções de tubos circulares são as mais eficientes para absorver
esforços de torção, e principalmente as seções circulares vazadas.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
• Aplicações e limitesde utilização
A viga é um elemento estrutural que se caracteriza por transmitir cargas
verticais ao longo de um vão através de um eixo horizontal.
A viga por estar sujeita predominantemente ao esforço menos
favorável, é em principio o sistema estrutural que mais consome
material, sendo, portanto, a solução mais pesada. Entretanto, a viga
permite soluções que tornam os espaços mais aproveitáveis, daí a sua
frequente utilização, principalmente como elemento de sustentação de
pisos.
Os vãos vencidos pela viga são bem menores do que aqueles vencidos
pelo cabo e pelo arco. Na prática, esses limites ficam em torno de 20
metros, quando considerados o aço e o concreto armado. Para vencer
vãos maiores que 20 metros, a viga em concreto protendido é uma boa
solução.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Aplicações e limites de utilização – Vigas de concreto armado e
protendido
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Aplicações e limites de utilização – Vigas de aço
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Aplicações e limites de utilização – Vigas de Madeira
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
• Pré-dimensionamento
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
• Pré-dimensionamento
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
• Pré-dimensionamento
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
• Pré-dimensionamento
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
Fonte: REBELLO, Y. C. P. Concepção estrutural e arquitetura. São Paulo; Zigurate, 2000.
• Pré-dimensionamento
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Vigas invertidas
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Vigas de transição
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
• Vigas de transição
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
Edifício Pátio Victor Malzoni supera grandes desafios técnicos para
valorizar casa histórica localizada no mesmo terreno.
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
Sistemas Estruturais Básicos – Viga
C
Sistemas Estruturais Básicos – Grelhas
• Comportamento
• Grelhas são constituídas por estruturas lineares (vigas), situadas em
um mesmo plano, formando uma malha que recebe solicitações
não coplanares. As barras se interceptam e trabalham em conjunto
para resistir às ações atuantes que são predominantemente
perpendiculares ao seu plano.
Sistemas Estruturais Básicos – Grelhas
• Comportamento
• Para compreender o comportamento estrutural de uma grelha,
basta fazer uma comparação entre o comportamento de vigas
independentes entre si e de uma grelha simples de vigas ortogonais
interligadas.
• Tome inicialmente uma plataforma formada por uma série de vigas
paralelas e independentes entre si, como mostra a figura abaixo e
com uma carga concentrada aplicada em uma das vigas.
Sistemas Estruturais Básicos – Grelhas
• Comportamento
• Da figura anterior é notório que cada viga trabalha
independentemente das outras, de modo que, quando uma força
concentrada F é aplicada no meio do vão de uma das vigas,
conforme ilustrado, esta deverá ser resistente o suficiente para
suportar sozinha ao carregamento nela aplicado, transmitindo-o até
os apoios.
• Uma maneira mais eficiente do que a construção de vigas
independentes entre si, pode ser a construção de uma estrutura
que distribua a carga concentrada, aplicada em uma das vigas, para
todos os elementos da estrutura, de tal forma que nenhuma viga
tenha que trabalhar sozinha quando solicitada. O objetivo de
adotar-se uma estrutura capaz de distribuir de forma igualitária os
esforços para todas as vigas da estrutura, pode ser atingido através
do uso de uma grelha, como mostra a figura a seguir:
Sistemas Estruturais Básicos – Grelhas
• Comportamento
• É necessário que todas as vigas estejam interligadas nos seus
pontos de interseção para que os esforços e a transmissão dos
mesmos sejam eficientemente executados para os apoios. Portanto
uma grelha consiste de sistemas de vigas (paralelas ou não) que se
interceptam. As direções dos sistemas de viga não necessitam ser
paralelos aos apoios.
Sistemas Estruturais Básicos – Grelhas
• Comportamento
➢ A parcela maior da carga concentrada “P” é transmitida aos apoios pela viga de
menor vão.
➢ A parcela menor é transmitida na direção do maior vão.
➢ A viga mais rígida, (a curta) será mais solicitada em comparação com a viga
mais flexível (a longa).
➢ A interligação rígida, introduz um giro na seção transversal.
➢ Quando uma das vigas sofre flexão, a viga interligada sofre um efeito de torção.
As barras de uma grelha estão submetidas a esforços cortantes (V),
momentos fletores (M) e momentos torsores (T).
Sistemas Estruturais Básicos – Grelhas
• Materiais e formas usuais
• As grelhas podem ser feitas em aço, madeira, concreto armado ou
concreto protendido.
Sistemas Estruturais Básicos – Grelhas
• Materiais e formas usuais
• A grelha é um sistema estrutura gerado pelo cruzamento rígido
entre as vigas no plano do pavimento. Os reticulados podem ser
ortogonais ou diagonais com relação às vigas periféricas e a
disposição diagonal apresenta melhor comportamento, porém é de
difícil execução.
Sistemas Estruturais Básicos – Grelhas
• Materiais e seções usuais
• Para que sejam consideradas grelha, quando feita em concreto armado ou
protendido, as vigas devem ter espaçamento maior que 1,10 m entre eixos.
• Sobre as vigas pode ser criada uma laje de concreto armado maciça, porém
lajes pré-moldadas em concreto armado e protendido também são
adequadas.
• A independência do piso com relação à grelha permite a criação de domos,
ou então de pisos de vidro, interessantes do ponto de vista arquitetônico.
Sistemas Estruturais Básicos – Grelhas
• Exemplos
Sistemas Estruturais Básicos – Grelhas
• Exemplos – Domos de cobertura