Introdução à Engenharia Civil II

Prévia do material em texto

TB0789 - Mecânica para Engenharia Civil II
Profa. Tereza Denyse de Araújo
Agosto / 2011
Universidade Federal do Ceará
Departamento de Engenharia Estrutural e 
Construção Civil
Roteiro de aula
O que é Estrutura?
Qual a melhor solução?
 Esforços externos 
 Esforços internos
 Elementos estruturais
Apoios
2
O que é Estrutura?
3
O que é Estrutura?
• Funções:
• Receber as ações externas (cargas).
• Absorver os esforços resultantes.
• Transferir estes esforços até os apoios (fundações).
• Exigências de desempenho:
• Resistência (ruína).
• Rigidez (deformação).
• Durabilidade (ataques químicos – corrosão).
• Economia.
4
Segurança
Serviço
Qual a melhor solução?
• Muitos caminhos:
• Elementos estruturais com seções menores.
• Poucos caminhos:
• Elementos estruturais com seções maiores.
• A mais fácil de construir?
• A mais bonita?
• A mais econômica?
5
Qual a melhor solução?
6
LAGES, E. N., UFAL
Estruturas da Natureza
Utah
7
Estruturas da Natureza
Egito
Utah
8
Estruturas da Natureza
Parque Sete Cidades - Pi
9
Análise de Estrutura
10
Estrutura
Esforços
Internos
Tensões e
Deformações
Propriedades 
dos Materiais
Carregamento
(Ações externas 
e reações)
•Força normal
•Força cortante
•Momento fletor
•Momento torsor
Resistência Rigidez
Estrutura
Esforços
Internos
Ações externas 
• Carga Concentrada
11
lajes
vigas
pilares
Fundações
http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Index.html
Ações externas 
• Carga Distribuída / m
12
lajes
vigas
http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Index.html
Ações externas 
• Carga Distribuída / m2
13
http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Index.html
Ações externas 
• NBR 6120:1980 / NBR 8681:2003
• Ações permanentes:
• Peso da estrutura e dos elementos fixos.
• Cargas acidentais (uso):
• Peso de pessoas, móveis, máquinas, carros, ...
• Ações excepcionais:
• Força do vento.
• Pressão de líquidos e do terreno (solo).
• Variação de temperatura.
• Terremotos.
14
Esforços Internos 
15
Esforços Internos 
16
Esforços Internos 
Força normal:
NN
Força cortante:
QQ
Efeitos em uma barra:
NN
Tração
Compressão
17
Tração
http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Index.html
18
Compressão
http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Index.html
19
Força Cortante
http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Index.html
20
Esforços Internos 
Efeitos em uma barra:
Momento torsor:
T
T
Momento fletor:
MM
21
Momento Fletor
http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Index.html
22
Momento Torsor (Torção)
http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Index.html
23
Elementos Estruturais 
• Elementos lineares (1D)
• Vigas, colunas, tirantes.
• Arcos e cabos.
• Elementos de superfície (2D)
• Placas, cascas, chapas.
• Elementos de volume (3D)
• Blocos, muros de contenção, barragens.
24
Vigas 
Cargas transversais (flexão).
Esforços: M, Q.
25
Vigas 
26
Vigas 
27
Vigas
28
Vigas
29
Pilares 
Esforços normais de 
compressão.
30
Pilares
31
Pilares
32
Tirantes 
Esforços normais de 
tração.
33
Arcos 
Elementos curvos submetidos a esforços normais de 
compressão.
34
Arcos
35
Arcos
36
Arcos
37
Cabos 
Ponte Golden Gate
Elementos curvos submetidos a esforços normais de tração.
38
Cabos
39
Cabos
40
Cabos
Cabos estaiados
41
Cabos
Ponte suspensa
42
Placas 
Cargas transversais (flexão).
Esforços: M, Q e T.
43
Lajes nervuradas 
Sem viga
Com viga de rigidez
Com engrossamento do pilar
44
Lajes Nervuradas Protendidas
45
Chapas 
L1 ~ L2 >> L3
L1 L2
L3
46
Paredes Estruturais
47
Cascas 
Novo Museu – Curitiba
48
Cascas
Novo Museu – Curitiba
49
Cascas
Sydney Opera House - Austrália
50
Elementos 3D 
Sapata
51
Fundações
52
Fundações
53
Muros de Contenção
54
Pórticos planos 
55
Pórticos
56
Pórticos espaciais 
57
Pórticos
58
Pórticos
59
Pórticos espaciais 
60
Treliças 
61
Treliças
62
Treliças
63
Treliças
64
Treliças
65
Grelhas 
66
Grelhas
67
Apoios 
• Apoio do 1o. gênero = Apoio Móvel = Apoio 
Simples
• Uma reação de apoio (impede um deslocamento)
• Apoio do 2o. gênero = Apoio Fixo = Rótula
• Duas reações de apoio (impede dois deslocamentos)
• Apoio do 3o. gênero = Engaste
• Três reações de apoio (impede três deslocamentos)
68
Apoios 
Apoio móvel Apoio fixo
Engaste
69
Articulação Móvel
Ponte Milenium Bridge – Londres
70
Articulação Fixa
Ponte ferroviária Zarate Brazo Largo I – rio Paraná de las Palmas –
Argentina (1978)
71
Engaste
CN Tower – Toronto – Canadá
Postes de iluminação pública
72
Engaste
Engaste em estrutura metálica
Engaste em estrutura de concreto
73
Ligações
74
Rótulas
75
Dente Gerber
76
Junta de Dilatação
77
Caminho dos Esforços
78
Tipos de Estruturas 
• Estaticamente Determinadas
• Todas as forças (incógnitas) na estrutura podem ser determinadas das
equações de equilíbrio da estática
• Hipostática → Número de incógnitas < número de equações de equilíbrio da
estática (equilíbrio instável)
• Isostática → Número de incógnitas = número de equações de equilíbrio da
estática (equilíbrio estável)
• Estaticamente Indeterminadas
• As equações de equilíbrio da estática não são suficientes para determinar
todas as forças (incógnitas) na estrutura
• Hiperestática → Número de incógnitas > número de equações de equilíbrio da
estática (equilíbrio estável)
79
Estruturas Hiperestáticas
• Grau de Indeterminação Estática = GIE
• GIE = r - ne
• Hipostática → r < ne
• Isostática → r = ne
• Hiperestática → r > ne
80
Áreas de aplicação 
• Arquitetura
• Engenharia Civil
• Engenharia Mecânica
• Engenharia Aeronáutica/Espacial
• Engenharia Naval
• Engenharia Elétrica
• Engenharia Química
81
Edifícios 
Petronas Towers – Kuala Lumpur John Hancock Center – Chicago
82
Cobertas
Casca de policarbonato
Membrana tensionada
83
Pontes 
Ponte de Alamillo - Espanha
Harbor bridge – Sydney 
84
Construções Históricas 
Aqueduto Pont du Gard – Nimes/França 85
Construções Históricas 
Catedral de Chartres - França 86
Estádios 
Estádio Olímpico de Atenas
87
Geração de Energia 
Barragem de Itaipu
88
Geração de Energia 
Poço de uma turbina
Descida da turbina
89
Geração de Energia 
Turbina eólica
Linha de transmissão
90