Cargas Materiais Estudo de tensoes

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CARGAS
Prof. Roberto Christ
MSc. Engenheiro Civil
rchrist@unisinos.br
UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS: UNISINOS
INSTITUTO TECNOLÓGICO EM DESEMPENHO E CONSTRUÇÃO CIVIL
ANÁLISE ESTRUTURAL – ARQUITETURA E URBANISMO
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ANÁLISE ESTRUTURAL – ARQUITETURA E URBANISMO
Para que seja possível o dimensionamento dos elementos estruturais projetados, é necessário conhecer e determinar as cargas que essa estrutura tem de suportar.
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ANÁLISE ESTRUTURAL – ARQUITETURA E URBANISMO
A determinação das cargas de uma edificação é um processo bastante complexo, em função da origem diversificada, da forma como atuam e da sua variação. Em função disso existem normas brasileiras que determinam e regulamentam estes valores.
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ANÁLISE ESTRUTURAL – ARQUITETURA E URBANISMO
As estruturas funcionam como caminho das forças, que a levam até o solo.
As forças que atuam nas edificações precisam ser muito bem conhecidas (intensidade, direção e sentido) para que a concepção estrutural seja coerente com o caminho que essas forças devem percorrer até o solo e para que os elementos estruturais sejam adequadamente dimensionados.
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TIPOS DE CARGAS
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CARGAS PERMANENTES
As cargas permanentes atuam constantemente na edificação. É constituída pelo peso próprio da estrutura (vigas, lajes, paredes, pilares, etc.) de elementos fixos (pavimentos, revestimento, esquadrias, etc.) e de instalações permanentes (elevadores, transformadores, condicionadores de ar, central de gás, etc.). Estas cargas são dadas pela norma ABNT NBR 6120.
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CARGAS ACIDENTAIS
É toda aquela que pode atuar em toda edificação em função do seu uso (Pessoas, móveis, materiais diversos, veículos, etc.). Estas cargas também são denominadas como SOBRECARGAS.
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CARGAS ACIDENTAIS
CARGAS DE PONTES RODOVIÁRIAS
CARGAS DE PONTES FERROVIÁRIA
CARGAS DE VENTO
CARGAS DE TERREMOTO
NBR 7188
NBR 7189 
NBR 6123
NÃO EXISTE
CARGAS PARA CÁLCULO DE ESTRUTURAS 
NBR 6120
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EXEMPLO
A viga do piso na figura é usada para suportar a largura de 1,8 m de uma laje de concreto armado tendo sua espessura de 10 cm. A laje serve como uma porção do forro para o andar abaixo e, portanto, sua parte de baixo é revestido com gesso. Além disso, uma parede de bloco cerâmicos de 2,4 m de altura e 30 cm de espessura, e está diretamente sobre a mesa superior da viga. Determinar a carga sobre a viga medida por metro de comprimento da viga.
1,8m
2,4 m
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EXEMPLO
1,8m
2,4 m
Laje de concreto : Peso específico * (área da seção)
25(kN/m3) * [0,10(m) * 1,8(m)] = 4,5 kN/m
Parede : Peso específico * (área da seção)
13(kN/m3) * [0,30(m) * 2,4(m)] = 9,36 kN/m
Forro de gesso : Peso específico * (área da seção)
12,5(kN/m3) * [0,01(m) * 1,8(m)] = 0,225 kN/m
Carga Total = 14,085 kN/m
0,30
0,10
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CLASSIFICAÇÃO QUANTO A OCORRÊNCIA
As cargas são classificadas quanto a forma de atuação na estrutura.
Estáticas: São aquelas que não causam efeito dinâmico na estrutura como peso próprio da estrutura.
Dinâmicas: Causam efeitos dinâmicos na estrutura, como vibrações, impactos, ressonância, etc.
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CLASSIFICAÇÃO QUANTO A DISTRIBUIÇÃO
Concentradas – Atuam em um área pequena em relação às dimensões da estrutura (pontual).
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CLASSIFICAÇÃO QUANTO A DISTRIBUIÇÃO
Distribuídas – Atuam sobre uma área considerável em relação às dimensões da estrutura.
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CARGAS X FORÇAS
A noção de força é a mais intuitiva possível: podemos exercer uma força sobre um corpo por meio de um esforço muscular; uma locomotiva exerce força sobre os vagões quando os reboca; uma mola esticada exerce forças sobre peças que fixam suas extremidades; etc.
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CARGAS X FORÇAS
Em todos os casos, devem existir um contato entre os corpos.
MATERIAIS ESTRUTURAIS
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MATERIAIS 
Existem vários materiais possíveis para construir estruturas de obras civis. Sob o ponto de vista estrutural, a característica mais importante de um material é sua resistência.
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MATERIAIS 
Pode-se definir resistência como sendo a propriedade do material que determina o limite de carga possível de aplicar num elemento
Qual estrutura suportará mais peso?
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AÇO 
Tem uma grande resistência tanto à tração, compressão e cisalhamento. São usados em estruturas de cobertura (treliças) no concreto armado (As+ e As-) e como estruturas de sustentação de edifícios em substituição ao concreto armado.
EX.:
CA 25 = 2400 kgf/cm2 = 240 Mpa
CA 50 = 5000 kgf/cm2 = 500 Mpa
CA 60 = 6000 kgf/cm2 = 600 Mpa
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CONCRETO 
O concreto é um material com baixa resistência à tração, aproximadamente 7% da resistência à compressão. O concreto é um material com elevada durabilidade, alguns fatores que causam a deterioração do concreto são: Reação alcali-agregado, ataque por sulfato, etc..
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CONCRETO PROTENDIDO 
É um concreto que após ter atingido uma resistência inicial é aplicado uma tensão de compressão, por meio de cordoalhas.
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CONCRETO PROTENDIDO 
PRÉ-TENSIONADO
– As cordoalhas são tracionadas antes da concretagem, após a cura do concreto elas são soltas comprimindo o concreto e anulando as tensões de tração causadas pela flexão.
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CONCRETO PROTENDIDO 
PÓS-TENSIONADO – Durante a execução das peças, são deixadas as bainhas (canos plásticos) onde são colocados as cordoalhas para a protenção. Após a cura do concreto os cabos são tracionados e presos nas extremidades, comprimindo o concreto e anulando as tensões de tração.
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ALVENARIA PORTANTE 
Resistem somente aos esforços de compressão. Os materiais podem ser: Pedras de arenito, granito, basalto, blocos cerâmicos e ou de concreto estruturais.
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MADEIRAS 
A madeira apresenta considerável resistência mecânica tanto à tração como a compressão. A resistência depende da espécie vegetal de acordo com a norma ABNT NBR 7190.
CONÍFERAS – C20, C25 e C30
DICOTILEDÔNIAS – C20, C30, C40 e C60
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MADEIRAS 
A madeira apresenta excelente resistência ao fogo, devido a sua baixa condutividade térmica.
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MADEIRAS 
Vigas de madeira e aço após um incêndio: note que a estrutura em aço se deformou completamente, enquanto que a viga de madeira ainda sustenta sua carga mesmo após o contato com o fogo em altas temperaturas.
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MADEIRAS 
A taxa, ou velocidade na qual a madeira se converte em carvão é um valor dimensional determinante para a avaliação da resistência ao fogo.
A aproximação linear de resultados experimentais realizados com espécies coníferas e folhosas de origem norte-americana têm demonstrado uma velocidade média de carbonização de 0,63 mm/min.
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ALUMÍNIO 
São bastante utilizadas em estruturas de cobertura de edificações, com vantagem em relação as chapas de aço, por serem mais leves e não sofrer oxidação, porém possui menor resistência que o aço, cerca de 40%.
Porém quando submetidos a alta temperaturas se fundem em temperaturas de aproximadamente 660°C
RESISTÊNCIA
700 kgf/cm2 = 70 Mpa
2000 kgf/cm2 = 200 Mpa (quando conformados a frio)
ESTADO BÁSICO DE TENSÕES
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DEFINIÇÃO DE TENSÃO 
Considere um o corpo seccionado, submetido à forças externas P1 e P2 e à forças internas ∆P atuantes em áreas infinitesimais ∆A. 
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As cargas externas na estrutura causam no material esforços internos (esforços solicitantes ou solicitações) que se distribuem na estrutura causando tensões que podem ser identificadas pelas deformações.
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A barra recebe o carregamento externo, que transmite a carga para seus apoios. Internamente existem forças que se distribui diferencialmente e que mantem o corpo em equilíbrio.
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SOLICITAÇÕES INTERNAS 
ESFORÇO NORMAL - N
ESFOÇO CORTANTE - Q
MOMENTO FLETOR - M
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ESFORÇO NORMAL - N 
Podemos definir esforço normal, a soma algébrica das componentes de todas as forças externas na direção perpendicular de corte. 
COMPRESSÃO
TRAÇÃO
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ESFORÇO CORTANTE - Q 
Define-se esforço cortante como, o esforço atuante na seção como sendo igual à soma vetorial das componentes, paralela ao plano da seção. 
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MOMENTO FLETOR - M 
Podemos definir momento fletor como a soma vetorial dos momentos provocados pelas forças externas de um dos lados da referência em relação aos eixos contidos pela seção de referência. 
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MOMENTO TORÇOR - Mt 
É um momento (giro) que provoca o giro da seção em torno do eixo longitudinal da peça.
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FLAMBAGEM
A flambagem é um fenômeno causado pelo esforço de compressão em barras esbeltas, ou seja com seção transversal pequenas em relação ao seu comprimento.
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RESUMO - SOLICITAÇÕES
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DESEMPENHO DAS EDIFICAÇÕES: ESQUADRIAS
OBRIGADO!
Contatos
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51 84255753
51 35908887 – Ramal 3294