A01 - Parte 2

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Evolução dos 
Sistemas Estruturais
Uma viagem no tempo
©Copyright 2021:
Apostila desenvolvida pelos professores Daniel de Souza
Machado, Tatiana Bittencourt Dumêt e Alex Alves Bandeira.
Prof. Pós-Dr. Alex Alves Bandeira
Professor DE
ENG 298 Estática das Construções 2/ 72
DEFINIÇÕES
Estrutura é “o conjunto das partes de uma construção
que se destinam a resistir cargas; armação; esqueleto;
arcabouço”. (Dicionário A. B. de Holanda)
“Estrutura, em arquitetura, é o sistema material da
edificação capaz de transmitir cargas e absorver
esforços, de modo a garantir a estabilidade, a
segurança e a integridade da construção, cooperando
na sua organização espacial e na sua expressão,
mediante o adequado emprego dos materiais, das
técnicas, dos processos e dos recursos econômicos-
financeiros”. (Prof. Erico Weidle – UnB)
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DEFINIÇÕES
“A estrutura em uma construção, tem como função
prioritária, garantir a forma espacial idealizada para a
mesma, e de assegurar sua integridade pelo período
de tempo que for julgado necessário”. (Professores
Jairo Sales, Max Malite e Roberto Gonçalves – EESC/USP)
“São as partes que suportam as cargas de construção
e as transmitem às fundações”. (Professores Daiçon da
Silva e André Souto – UnB)
Conceito de ESTRUTURA RESISTENTE.
RESUMINDO:
É o que mantém a construção de pé!!!
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MORFOLOGIA
“A estabilidade da construção deve manifestar-se não
só através de cálculo estático, mas também pela forma
comunicada visualmente”. (Professores Daiçon da Silva e
André Souto – UnB)
Tipos de fatores morfogênicos (Professores Daiçon da
Silva e André Souto – UnB):
Fatores FUNCIONAIS;
Fatores TÉCNICOS;
Fatores ESTÉTICOS.
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Fatores Funcionais
São os fatores preponderantes na definição da
forma da estrutura.
As funções fundamentais são:
Habitação: residências, escritórios, armazéns,
indústrias, etc. (Edificações);
Tráfego: caminhos, ruas, estradas, ferrovias,
teleféricos, túneis, viadutos, etc.;
Condução: líquidos (canais e tubos) e gases (dutos
e chaminés);
Contenção: reservatórios, silos, barragens,
escoras, arrimos, etc.
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Fatores Técnicos
Envolve a técnica de construção empregada, o estágio
dos processos de cálculo estrutural e a economia diante
dos recursos disponíveis.
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Fatores Estéticos
Devem levar em conta a escala e as
proporções dos espaços, sempre
vinculados às dimensões do ser
humano, dimensões estas de ordem
física e, especialmente, psicológica.
“Todas as estruturas estão subordinadas,
direta ou indiretamente, às dimensões
humanas: o ser humano é a escala, pois
é ele a medida de todas as coisas”.
(Professores Daiçon da Silva e André Souto –
UnB)
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Fatores Estéticos
Em todos os tempos, as obras notáveis
mostram, de modo fundamental e até
ostensiva, a sua estrutura resistente.
A estrutura resistente, resolvida com
lógica e simplicidade, comunica ao
observador sensações de equilíbrio e
estabilidade que confortam.
(Professores Daiçon da Silva e André Souto – UnB)
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Uma estrutura consiste em uma série de
partes conectadas usadas para suportar
cargas.
Exemplos: edificações, pontes, torres,
reservatórios, represas, etc ...
O processo de criação de qualquer
dessas estruturas requer Planejamento,
Análise, Projeto e Construção.
TIPOS DE ESTRUTURAS
HIBBELER, R. C. (1995)
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PLANEJAMENTO
Quando se cria uma estrutura para servir
uma função específica para uso público,
deve-se, primeiramente, fazer as
considerações a respeito da escolha da
forma estrutural de tal modo a garantir
segurança, estética e economia.
Usualmente, essa é a fase mais difícil e,
também, a mais importante da
engenharia estrutural → CONCEPÇÃO!
HIBBELER, R. C. (1995)
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PLANEJAMENTO
Frequentemente, a concepção requer vários
estudos independentes de soluções diversas,
antes que se possa fazer um julgamento final
sobre qual é a forma (arco, treliça, pórtico,
etc...) mais apropriada. Quando isso é decidido,
as cargas, os materiais e o arranjo estrutural e
suas dimensões são, então, determinados.
Obviamente, as habilidades necessárias para
executar essas atividades de planejamento,
normalmente, vem com a experiência de anos
de atuação tanto na arte como na ciência da
Engenharia.
HIBBELER, R. C. (1995)
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ANÁLISE
Para analisar corretamente uma estrutura,
devem ser feitas algumas idealizações
sobre como os elementos (peças)
estruturais são apoiados e conectados.
Feito isso, especificam-se as cargas, e
pode-se calcular as forças e os
deslocamentos dos elementos pela Teoria
da Mecânica das Estruturas.
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ANÁLISE
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ANÁLISE
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PROJETO (Dimensionamento)
Após a determinação dos esforços internos do
elemento, o seu tamanho pode ser determinado
para que atenda aos critérios de resistência, à
estabilidade e à deformação definidos nas
respectivas normas e especificações técnicas.
Além disso, as ligações entre os elementos
devem ser dimensionados, também, para
atender aos critérios de resistência e suas
dimensões devem ser detalhadas para que
todas as partes se encaixem adequadamente.
HIBBELER, R. C. (1995)
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CONSTRUÇÃO
Essa fase final requer o ordenamento dos
vários componentes da estrutura e o
planejamento das atividades que
envolvem o processo de construção da
estrutura. Nesse aspecto, todas as fases
da construção devem ser inspecionadas
para garantir que estejam de acordo com
os respectivos projetos.
HIBBELER, R. C. (1995)
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É importante para um engenheiro de estruturas
reconhecer os vários tipos de elementos que
compõem uma estrutura e ser capaz de
classificá-las quanto à forma e a função.
Elementos Estruturais:
Tipos Estruturais:
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS
-Tirantes
-Vigas
-Pilares
-Treliças
-Cabos e Arcos
-Pórticos
-Estruturas de SuperfícieHIBBELER, R. C. (1995)
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TIRANTES
HIBBELER, R. C. (1995)
Barra
Cantoneira em U
Tirante
Seções Típicas
Chapa
Cantoneira em L
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VIGA
HIBBELER, R. C. (1995)
Mesa
Alma
Viga
Viga biapoiada
Viga em balanço
Viga biengastada
Viga contínua
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VIGA
HIBBELER, R. C. (1995)
Viga com seção variável
Viga metálica com chapas
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VIGA
HIBBELER, R. C. (1995)
Barras de aço
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PILARES
HIBBELER, R. C. (1995)
Pilares
Concreto
Metal
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TRELIÇAS
HIBBELER, R. C. (1995)
Compressão
Tração
Carregamento causando a flexão 
da treliça desenvolve compressão 
nas barras superiores e tração nas 
inferiores
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CABOS E ARCOS
HIBBELER, R. C. (1995)
Compressão
Tração
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PÓRTICOS
HIBBELER, R. C. (1995)
Engaste Rótula
Engaste Rótula
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ESTRUTURAS DE SUPERFÍCIE
HIBBELER, R. C. 
(1995)
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As estruturas podem serdivididas em
partes ou elementos estruturais:
Divisão real: peças pré-moldadas;
Divisão virtual: simplificação do cálculo.
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS
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Os elementos estruturais, em função das
suas três dimensões externas principais,
podem ser divididos em:
Elementos lineares (ou de barras – 1D);
Elementos laminares (ou de superfície –
2D);
Elementos de volume (ou de blocos – 3D).
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS
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Elementos Lineares
Quando duas dimensões são da mesma ordem
de grandeza e muito menores que a terceira
(Vigas e Pilares).
h
b
b, h << 
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Elementos Laminares
Quando duas dimensões são da mesma ordem
de grandeza e muito maiores que a terceira
[Placas (Lajes), Chapas e Cascas].
x
y
h
h << , x y
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Elementos de Volume
Quando as três
dimensões são da
mesma ordem de
grandeza (Blocos
de fundação).
a
h
b
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Elementos lineares
Vigas com vão único
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Elementos lineares
Vigas contínuas
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Elementos lineares
Vigas curvas
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Estrutura linear
Treliça
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Estruturas lineares
Tesouras
ENG 298 Estática das Construções 37/ 72
Estrutura linear - treliça
ENG 298 Estática das Construções 38/ 72
Estrutura linear - Arco
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Estrutura linear
Arco treliçado
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Estrutura linear – estruturas pênseis
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Estrutura linear – estruturas pênseis
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Elementos laminares – superfícies planas: cargas 
paralelas ao plano da seção (chapas)  vigas parede
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Elementos laminares –
superfícies planas : 
cargas perpendiculares 
ao plano da seção 
(placas)  lajes
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Elementos laminares –
superfícies curvas: cascas
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Elemento de volume
Bloco de fundação
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Elemento de volume
Consolo
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EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
Paleolítico: do surgimento do homem (≈ 2,3 
milhões de anos a.C.) até ≈ 10 mil anos a.C. 
caprichos da natureza  abrigos provisórios.
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Paleolítico: ≈ 13 mil anos a.C.
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 49/ 72
Entre 4 mil e 3 mil anos a.C. utilização da
pedra
Civilizações da
Mesopotâmia: torre
de vigia em Jericó,
com,
aproximadamente,
8,5m de altura,
construída com
pedras de talhe
grosseiro e unidas
com barro
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
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Civilização Egípcia: em torno de 2630 a.C.
 Pirâmide em degrau de Saqara
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 51/ 72
Evolução das pirâmides:
Em degrau
Romboidal
Faces retas
62 m
106 m
147 m
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 52/ 72
Stonehenge: de 3000 a.C. a 1500 a.C.
Sistema de vigas 
biapoiadas
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 53/ 72
Cultura Nurague: em torno de 1800 a.C.
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 54/ 72
Gregos: último milênio a.C.  grandes
construtores  Partenon
Cercado por 46 
colunas com 
2m de diâmetro 
na base e 10m 
de altura
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 55/ 72
Etruscos: último milênio a.C.  grandes
engenheiros  construções em arco, rede de
esgoto, templos.
Paredes e 
colunas feitas de 
tijolos secos ao 
sol, alicerces de 
tufo calcário, 
telhado de 
telhas de 
terracota 
sustentado por 
colunas e vigas 
de madeira.
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 56/ 72
Romanos: maiores construtores da história (de
753 a.C. a 565 d.C.)
Peças biapoiadas
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 57/ 72
Romanos: Ponte de Gard (vão – 275m; altura
– 49m; aqueduto – 50km): de 15 a.C. a 14
d.C.
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 58/ 72
Romanos: Coliseu (entre 70 d.C. e 82 d.C.)
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
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EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
Panteão de Roma -
(118 d.C a 128 d.C.) 
ENG 298 Estática das Construções 60/ 72
Romanos: de 753 a.C. a 565 d.C.
Abóbada do Panteão:
Esfera perfeita de 
43m de diâmetro 
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 61/ 72
Idade Média: de 395 d.C. a 1453 d.C.
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 62/ 72
Idade Moderna: de 1453 a 1789
Renascimento: séculos XV e XVI
Maneirismo, Barroco, Rococó (detalhes
decorativos)
Revolução Industrial: início em 1780
Surgimento do ferro e do aço: estruturas
metálicas
Grandes mudanças nos sistemas estruturais:
estruturas treliçadas, pênseis, estaiadas, etc.
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 63/ 72
Idade Moderna: de 1453 a 1789
Iron Bridge (1781), 
em Shropshire: 
arquitetos Thomas 
Pritchard e 
Abraham Darby III.
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 64/ 72
Idade Contemporânea: de 1789 a hoje
Construção da 
Torre Eiffel - 1889
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 65/ 72
Idade Contemporânea: de 1789 a hoje
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 66/ 72
Idade Contemporânea: de 1789 a hoje
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 67/ 72
Idade Contemporânea: de 1789 a hoje
Ponte Akashi-Kaiko (Japão)
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS
ENG 298 Estática das Construções 68/ 72
ENG 298 Estática das Construções 69/ 72
SISTEMAS ESTRUTURAIS
ENG 298 Estática das Construções 70/ 72
SISTEMAS ESTRUTURAIS
ENG 298 Estática das Construções 71/ 72
É importante para um engenheiro de
estruturas reconhecer os vários tipos
de elementos que compõem uma
estrutura e ser capaz de classificá-las
quanto à forma e a função.
SISTEMAS ESTRUTURAIS
HIBBELER, R. C. (1995)
Escolher adequadamente qual o melhor 
SISTEMA ESTRURAL!
Evolução dos Sistemas 
Estruturais
FIM
Escola Politécnica - Universidade Federal da Bahia
Departamento de Construção e Estruturas