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A HISTORIA DA ENGENHARIA ESTRUTURAL

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A HISTORIA DA ENGENHARIA ESTRUTURAL
As primeiras estruturas de engenharia foram projetadas pelo processo de tentativa e erro, e muito provavelmente as pirâmides egípcias foram construídas utilizando-se esse método. Existem evidências de que as catedrais medievais, muito mais complexas estruturalmente que as pirâmides, também evoluíram através de experimentações, tentativas e erros. Portanto, pirâmides, catedrais e outras construções megalíticas podem ser consideradas como pertencentes ao período pré-racional da engenharia estrutural, pois aparentemente baseavam-se muito mais em experiências e correções necessárias durante a construção do que em um conjunto de planos pré-determinados para a versão final da estrutura.
A história registrada da engenharia estrutural começa com a antigos egípcios . BC no século 27, Imhotep foi o primeiro engenheiro estrutural conhecido pelo nome e construiu a primeira conhecida pirâmide de degraus no Egito. BC no século 26, a Grande Pirâmide de Gizé foi construída no Egito . Ele permaneceu a maior estrutura feita pelo homem há milênios e foi considerado uma façanha insuperável em arquitetura até o século 19.
As primeiras tentativas de se obter analiticamente dimensões para elementos estruturais foram feitas no século XVII. O esforço de Galileu (1564-1642) para explicar os métodos aplicáveis na análise de tensões representa o início da ciência da Resistência dos Materiais e, consequentemente, da Engenharia Estrutural. Houve nesse século um rápido desenvolvimento em todos os ramos da ciência e muitas academias nacionais de ciência foram organizadas. Homens como Hooke, Mariotte, Euler, Lagrange e os irmãos Bernoulli contribuíram sobremaneira para o aprimoramento da teoria da mecânica dos corpos elásticos. No século XVIII, novos desenvolvimentos na engenharia estrutural e militar requeriam não somente conhecimentos práticos, mas também a habilidade de seanalisar novos problemas de maneira racional. Foram fundadas as primeiras escolas de engenharia, e os primeiros livros sobre engenharia estrutural foram publicados. Em 1729, foi publicado o livro La Science des Ingénieurs de Belidor, que teve grande aceitação entre os engenheiros estruturais. O cientista que mais colaborou para o desenvolvimento da mecânica dos corpos elásticos nesse século foi o engenheiro militar francês Coulomb (1736-1806), que, entre outros trabalhos importantes, contribuiu para o avanço da velha arte de construção de arcos.No final do século XVIII e início do século XIX, a pedra e a madeira, até então os principais materiais empregados na construção de pontes, começaram a perder espaço para os metais. Em 1779, foi concluída a construção da primeira ponte em ferro-fundido, sobre o Severn River, na Inglaterra. Rapidamente outras pontes seguiram, sempre na forma de arcos, a fim de que o material trabalhas se principalmente a compressão. Infelizmente, muitas destas novas estruturas não eram fortes o suficiente, e ruíram.
Assim, novos métodos foram desenvolvidos para a análise de tais sistemas estruturais, como o método dos pontos fixos e o processo de Cross, entre outros. Progressos consideráveis também têm sido alcançados na análise e construção de pontes suspensas. Aquelas construídas no começo do século XIX não atenderam às expectativas, pois eram muito flexíveis e muitas ruíram devido a vibrações excessivas produzidas por cargas móveis ou ventos. A flexibilidade exagerada foi contornada pela introdução de treliças de rigidez, e observou-se que o aumento do vão diminuía o efeito de vibração excessiva provocada por cargas móveis. Imediatamente após o espetacular colapso de Tacoma Narrows Bridge em1940, von Kármán, do California Institute of Technology, empregou a equação diferencial para demonstrar o fenômeno da instabilidade aerodinâmica em pontes suspensas.
1.	Definir e desenhar os 4 tipos fundamentais de pecas estruturais, classificados segundo a geometria.
 Elementos lineares
Os elementos lineares podem ser de seção delgada ou não.
a) Elementos de seção delgada - são os elementos que têm a espessura (b) muito menor quem a altura (h) da seção transversal e esta muito menor que o comprimento.
b) Elementos de seção não delgada – são os elementos que têm a espessura (b) da mesma ordem de grandeza da altura (h) e estas bem menores que o comprimento.
Elementos bidimensionais
São os elementos que têm as dimensões em planta da mesma ordem de grandeza e muito maiores que a terceira dimensão. Caracterizam-se como elementos de superfície, como visto na figura. Exemplos destes elementos estruturais são as lajes, as paredes das caixas d’água e as paredes de arrimo.
Elementos tridimensionais
São os elementos que têm as três dimensões da mesma ordem de grandeza. Caracterizam-se como elementos de volume, como visto na figura. Exemplos destes elementos estruturais são as sapatas e os blocos de fundação.
2.	Quais tipos pertencem as lajes, as vigas e os pilares?
Elementos Lineares São aqueles onde o comprimento longitudinal é maior em pelo menos três vezes a maior dimensão da seção transversal , chamados “barras”. Os exemplos mais comuns são as vigas e os pilares. São também chamados “elementos de superfície”. São aqueles onde a espessura é pequena comparada às outras duas dimensões . Os exemplos mais comuns são as lajes e as paredes, como de reservatórios.
A associação de vigas e pilares visando a formação de uma estrutura plana, com solicitações coplanares, define o conceito de pórtico plano. Assim, com relação às ações horizontais atuantes nos edifícios, o sistema resistente é constituído pelos pórticos verticais, pilares e vigas que, além de absorverem a ação do vento, contribuem para a estabilidade global do edifício. Deste modo, os pilares, devido à consideração de pórtico plano ou espacial, ficam submetidos a esforços de flexo-compressão e têm a ação da força cortante presente devido as ações horizontais.
3.	Qual a diferença entre uma placa e uma chapa? O que e casca? Cite exemplos.
Quando a superfície é plana tem-se a placa ou a chapa. A placa tem o carregamento perpendicular ao plano da superfície, e a chapa tem o carregamento contido no plano da superfície. O exemplo mais comum de placa é a laje e de chapa é a viga-parede. Quando a superfície é curva o elemento é chamado casca .
4.	Relacionar os principais elementos estruturais dos edifícios e indicar as suas funções na estrutura.
Vigas são elementos lineares (barras) onde a flexão é preponderante. Sua função básica é vencer vãos e transmitir as cargas para os apoios, geralmente pilares. Ao longo do eixo longitudinal as vigas podem ser curvas, mas na maioria das aplicações são retas e horizontais. Os carregamentos são provenientes de lajes, de outras vigas, de paredes de alvenaria, de pilares, etc., geralmente perpendiculares ao eixo longitudinal. Momentos de torção e forças normais de compressão ou de tração, na direção do eixo longitudinal, também podem ocorrer.
As vigas, juntamente com as lajes e pilares, compõem a estrutura de contraventamento responsável por proporcionar a estabilidade global dos edifícios às ações verticais e horizontais. Pilares são “elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão são preponderantes . As ações que recebem, geralmente de vigas e lajes, são transmitidas às fundações das edificações, na grande maioria dos casos.
Os pilares são os elementos estruturais de maior importância nas estruturas, tanto do ponto de vista da capacidade resistente dos edifícios quanto no aspecto de segurança. Como elementos verticais, são os principais responsáveis na estabilidade global dos edifícios, compondo o sistema de contraventamento juntamente com as vigas e lajes.
5.	Definir o que e laje.
Laje é um elemento plano, bidimensional, cuja função principal é servir de piso ou cobertura nas construções, e que se destina geralmente a receber as ações verticais aplicadas,provenientes da utilização da laje em função de sua finalidade arquitetônica, como de pessoas, móveis, pisos, paredes, e de outros mais variados tipos de carga que podem existir.
6.	Quais as funções da lajes de piso nas construções?
As lajes são “estruturas laminares planas solicitadas predominantemente por cargas normais ao seu plano médio” onde a espessura h é muito menor que as outras dimensões. As lajes têm como função: _ Transmitir para as vigas as cargas de utilização, aplicadas diretamente nos pisos, no caso das estruturas convencionais do tipo laje-viga-pilar; _ Contraventar as estruturas (pórticos formados por pilares e vigas ou paredes portantes, também denominada de shear-walls), funcionando como placas infinitamente rígidas em seu plano, que distribuem as cargas horizontais atuantes; _ Trabalhar como mesas de compressão da seção T, em casos das lajes serem construídas ligadas monoliticamente às vigas.
7.	Definir laje maciça, lisa, cogumelo, nervurada, nervurada pré-fabricada, alveolar.
LAJES MACIÇAS - é o sistema construtivo mais difundido atualmente na construção civil (casas, edifícios, garagens, etc.). A laje consiste de fôrmas e escoras de madeira que sustentam a estrutura durante o processo de cura do concreto.
Lajes cogumelo são, portanto, “lajes contínuas apoiadas em pilares ou suportes de concreto, ou seja, sem vigas. Podem ser apoiadas diretamente nos pilares (LAJES LISAS) ou sobre capitéis (LAJES COGUMELO).” Sendo classificadas em lajes maciças ou leves (nervuradas).
LAJES NERVURADAS Uma laje nervurada é constituída por um conjunto de vigas que se cruzam, solidarizadas pela mesa
b) Laje com nervuras pré-moldadas Nessa alternativa, as nervuras são compostas de vigotas pré-moldadas, que dispensam o uso do tabuleiro da fôrma tradicional. Essas vigotas são capazes de suportar seu peso próprio e as ações de construção. Além das vigotas, essas lajes são constituídas de elementos de enchimento, que são colocados sobre os elementos pré-moldados, e também de concreto moldado no local. Há três tipos de vigotas:
 Lajes Pré-Fabricadas • Lajes planas alveolares ; Lajes Π; • As lajes em painéis são produzidas em usinas, em pistas de protensão e moldadas em fôrmas metálicas ou por processo de extrusão; • Vão livre na ordem de 10 à 11m;
8. O que e capitel?
superior, em geral esculpida, de uma coluna. Alguns capitéis são simples, pouco ornamentados, Parte a exemplo dos dóricos. Outros, como os jônicos, são arrematados com volutas.
9. Definir o que e viga?
Uma viga é um elemento estrutural das edificações. A viga é geralmente usada no sistema laje-viga-pilar para transferir os esforços verticais recebidos da laje para o pilar ou para transmitir uma carga concentrada, caso sirva de apoio a um pilar. A viga transfere o peso das lajes e dos demais elementos (paredes, portas, etc.) às colunas.
A parte da engenharia civil que se dedica ao estudo das tensões recebidas pela estrutura e ao seu dimensionamento é a engenharia estrutural.Elemento estrutural de madeira ou concreto armado responsável pela sustentação de lajes. A viga transfere o peso das lajes e dos demais elementos (paredes, portas etc.) para as colunas.
10. Quais as funções das vigas na construção?
As edificações basicamente apresentam três tipos de vigas, que diferem na forma como são ligados aos seus apoios. Portanto, classificam-se em:
Viga em balanço ou em console: é uma viga de edificação com um só apoio. Toda a carga recebida é transmida a um único ponto de fixação.
11.	Quais são geralmente as ações atuantes nas vigas?
Geralmente as acoes que acontece numa viga são as forcas (cargas concentradas e cargas distribuídas) que atuam na viga. Como o próprio peso da viga; o peso da parede de alvenaria; cargas concentradas por outras vigas ou por picaretes e a parte total suportada pela laje que se apoiam na viga.
12.	Definir o q e pilar?
Pilares são elementos estruturais lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão são preponderantes e cuja função principal é receber as ações atuantes nos diversos níveis e conduzi-las até as fundações.
Junto com as vigas, os pilares formam os pórticos, que na maior parte dos edifícios são os responsáveis por resistir às ações verticais e horizontais e garantir a estabilidade global da estrutura.
As ações verticais são transferidas aos pórticos pelas estruturas dos andares, e as ações horizontais decorrentes do vento são levadas aos pórticos pelas paredes externas.
13.	Quais as funções dos pilares nas construções?
A função dos pilares e transportar as cargas que recebem dos tetos ou das vigas para as sapatas, em outras palavras, transportam a carga do edifício para o solo
14.	De onde que são provenientes as acoes sobre os pilares?
Nos edifícios de vários andares, para cada pilar e no nível de cada andar, obtém se o subtotal de carga atuante, desde a cobertura até os andares inferiores. Essas cargas, no nível de cada andar, são utilizadas para imensionamento dos tramos do pilar. A carga total é usada no projeto da fundação.
Nas estruturas constituídas por lajes sem vigas, os esforços são transmitidos diretamente das lajes para os pilares. Nessas lajes, deve-se dedicar atenção especial à verificação de punção. 
15.	Defina a função e o que e bloco de fundação?
Conforme a NBR6118/03 item .5 define-se blocos como estrurturas de volumes usadas para transmitir os espaços as cargas de fundação, e podem ser consideradas rígidas ou flexíveis por critério análogo no definido para as sapatas.
16.	Defina o que e sapata e os tipos existentes?
fundação superficial, rasa ou direta, que é definida pela NBR 6122/2010 como: “elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação.” Uma das maneiras de fundação superficial é a sapata.
Sapata de Fundação: A Sapata de fundação é uma base de concreto que procura suprir as necessidades descritas na definição de fundação. Definida pela NBR 6122/2010 como um “elemento de fundação superficial, de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo emprego de armadura especialmente disposta para esse fim.”
Quando tratamos de sapatas, há quatro tipos:
Sapata Isolada: A isolada consiste em transmitir ações de um único pilar, que pode estar centrado ou é do tipo não alongada. Ele pode ter formato quadrado, retangular, circular, sendo sua altura constante ou que fique variando linearmente entre as fazes do pilar à extremidade da base. Em geral são feitas com forma de tronco de pirâmide.
Sapata Corrida: Esse tipo é empregado normalmente para receber as ações verticais de muros, paredes e elementos alongados que transmitam carregamento uniformemente distribuído numa só direção. Sua dimensão é a mesma de uma laje armada em uma direção.
Sapata Associada: Sapatas associadas transmitem ações de dois ou mais pilares adjacentes. Normalmente seu recurso é procurado quando não é capaz, por falta de espaço ou por estarem muito próximos, a utilização de sapatas isoladas para casa um dos pilares que foram associados
Sapata com viga de equilíbrio: “No caso de pilares posicionados junto à divisa do terreno, o momento produzido pelo não alinhamento da ação com a reação deve ser absorvido por uma viga, conhecida como viga de equilíbrio ou viga alavanca, apoiada na sapata junto à divisa e na sapata construída para pilar interno.” Dessa maneira, a viga de equilíbrio desemprenha um papael de transmitir a carga vertical do pilar para o centro de gravidade da sapata que encontra-se na divisa e também resistir aos momentos fletores produzidos pela diferente carga do pilar para com o centro dessa sapata.”
17.	Em que tipo de solo as sapatas são indicadas?
As sapatas recebem as ações dos pilares e as transmitem diretamenteao solo. Podem ser localizadas ou isoladas, conjuntas ou corridas.
As sapatas isoladas servem de apoio para apenas um pilar (Figura 54). As sapatas conjuntas servem para a transmissão simultânea do carregamento de dois ou mais pilares e as sapatas corridas têm este nome porque são dispostas ao longo de todo o comprimento do elemento que lhe aplica o carregamento, geralmente paredes de alvenaria ou de concreto (Figura 5). São comuns em construções de pequeno porte onde o solo tem boa capacidade de suporte de carga a baixas profundidades. As Figura 56 a Figura 58 ilustram sapatas de concreto.
Universidade Paulista – UNIP
Resistencia dos Materiais Civis
Manaus – am
Universidade Paulista - UNIP
Resistencia dos Materiais Civis
Professor: Leonardo
Alunos: Narlen Medeiros de Nogueira		RA: C00236-4
		Jessica Suelen Costa Santos		RA:C26699-0
Turma: EC5P34		
MANAUS – AM

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