Aula Geometria das massas

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

CCE-0237
Introdução à Estrutura
Profa. M.Sc. Daniela Araújo Costa
Curso – Arquitetura e Urbanismo
Unidade 3: Geometria das Massas
3.1. Elementos Estruturais diversos (designação geométrica).
3.2. Centro de Gravidade.
3.3. Momentos e Inércia.
Conteúdo Programático
BEER, F. P.; JOHNSTON, E. R. Mecânica Vetorial para Engenheiros. São Paulo: Makron Books, 1994.
HIBBELER, R. C. Estática: mecânica para engenharia. São Paulo: Prentice Hall, 2004.
REBELLO, Yopanan C. P. A concepção estrutural e a arquitetura. São Paulo: Zigurate, 2000.
Bibliografia de consulta
Elementos estruturais diversos
Curso – Arquitetura e Urbanismo
Sistemas e Elementos Estruturais
Os elementos estruturais e compõem o sistema estrutural são:
Lajes;
Paredes estruturais;
Vigas ;
Vigas-parede;
Cascas;
Pilares;
Elementos de fundação;
Blocos de transição;
Consolos
Outros elementos – escadas e muros de arrimo.
O arranjo dos elementos estruturais deve ser compatível com o projeto arquitetônico, sua função correspondente aos esforços solicitantes e sua segurança, garantida com relação aos Estados Limites Últimos e de Serviço.
Sistemas e Elementos Estruturais
Elementos lineares de seção delgada: são elementos que tem a espessura (b) muito menor que a altura (h) e esta, muito menor que o comprimento (l). 
Ex. argamassa armada (peça de concreto armado com espessuras menores do que 40mm)
Classificação dos elementos estruturais
De acordo com o critério geométrico:
Elementos lineares de seção não delgada: são elementos que tem a espessura (b) da mesma ordem de grandeza ou proporcionais à altura (h) e estas muito menores que o comprimento (l1). 
Ex. vigas, pilares.
Sistemas e Elementos Estruturais
Os elementos lineares, de seção delgada ou não, são, segundo a mecânica das estruturas, elementos de barras. Esses elementos sofrem solicitações do tipo compressão uniforme, flexão composta, flexão simples ou tração simples:
As lajes repassam para as vigas as forças a elas atribuídas;
As vigas distribuem as ações para os pilares;
Os pilares recebem as forças das vigas e repassam às fundações.
Classificação dos elementos estruturais
Sistemas e Elementos Estruturais
São forças atuantes nas estruturas:
Peso próprio dos elementos estruturais;
Peso dos materiais de acabamento e equipamentos fixos;
Peso das pessoas, equipamentos, veículos, etc. que circularão pela estrutura;
Ação de vento, absorvidas pelos pórticos verticais constituídos pelas vigas e pilares da edificação.
Classificação dos elementos estruturais
Sistemas e Elementos Estruturais
Elementos bidimensionais: são elementos que tem as suas dimensões em planta (l1 e l2) na mesma ordem de grandeza e muito maiores que a terceira dimensão, a espessura (h). 
Ex. lajes, parede estrutural , viga-parede e cascas.
Classificação dos elementos estruturais
De acordo com o critério geométrico:
As lajes são placas de concreto armado, normalmente horizontais e, nas estruturas dos edifícios, responsáveis por receber as ações verticais - permanentes ou acidentais - atuantes nas estruturas dos pavimentos e das coberturas.
No conjunto da edificação, as lajes representam cerca de 50% do consumo de concreto, em volume total.
Sistemas e Elementos Estruturais
Classificação dos elementos estruturais
Tipos de lajes:
Maciças – ao longo de toda a superfície a espessura é constante. Pode ser moldada no local ou parcialmente pré-fabricada;
Nervuradas – elemento que apresenta descontinuidade na espessura. Pode ser moldada no local ou pré-fabricada.
Laje maciça parcialmente pré-fabricada
Laje nervurada c/ parte da nervura pré-fabricada
Sistemas e Elementos Estruturais
Classificação dos elementos estruturais
Laje nervurada moldada em obra
Laje maciça moldada em obra
Sistemas e Elementos Estruturais
Classificação dos elementos estruturais
Tipos de lajes:
Sem viga – são lajes apoiadas diretamente sobre os pilares, estando estruturalmente ligadas a eles;
Cogumelo – são as lajes sem viga, porém, com estruturas de troncos de prisma ou cones em concreto armado fazendo a ligação com o pilar
Laje sem viga
Laje cogumelo
Sistemas e Elementos Estruturais
Classificação dos elementos estruturais
Parede-estrutural – são chapas de concreto armado, planas e verticais. Ex. parede de reservatórios de água enterrados
Viga-parede – estrutura plana vertical apoiada isoladamente em blocos de fundações, sapatas ou pilares. Possui grande relação entre altura e vão (h/l);
Cascas – são elementos não planos, normalmente em curva, resistentes pela forma e não pela massa, 
Sistemas e Elementos Estruturais
Classificação dos elementos estruturais
De acordo com o critério geométrico:
Elementos tridimensionais : são os elementos que tem as 3 dimensões (l1, l2 e l3) na mesma ordem de grandeza.
Ex. elementos de fundação, blocos de transição e consolos.
Os elementos de fundação são responsáveis por receber as cargas dos pilares e distribuí-las ao solo, sustentando e estabilizando toda a estrutura. 
A escolha do tipo de fundação a ser utilizada depende da resistência do solo e aspectos econômicos e de viabilidade técnica.
Sistemas e Elementos Estruturais
Classificação dos elementos estruturais
Sapata – transferência de força ocorre pela área de contato entre a sapata e o terreno.
Bloco de concreto armado – é utilizado para transferência de força entre os pilares e as estacas. Estas transferem a força ao terreno pela resistência lateral e de ponta.
Sistemas e Elementos Estruturais
Classificação dos elementos estruturais
Quando o terreno apresenta baixa resistência lateral torna-se necessário utilizar fundação em tubulões. 
É feito um alargamento de base em forma de tronco de cone com a finalidade de diminuir a tensão que está atuando no fuste do tubulão para compatibilizá-la com a resistência do solo no nível considerado. A transferência da ação do pilar para o tubulão é feita por bloco de concreto interposto entre o pilar e o tubulão.
Sistemas e Elementos Estruturais
Classificação dos elementos estruturais
Bloco de transição
Quando ocorre a necessidade de alterar a posição de um pilar entre andares, projeta-se um bloco de transição para transferir as forças do pilar do andar superior ao andar inferior.
Consolo
São vigas de pequeno vão em balanço. São suportes aos pilares, normalmente os pré-fabricados.
Sistemas e Elementos Estruturais
Classificação dos elementos estruturais
Outros sistemas estruturais
Escadas 
São compostas por lajes (os lances da escada) que se apoiam nas vigas.
Muros de arrimo
São estruturas de contenção de terreno. 
Sistemas e Elementos Estruturais
Classificação dos elementos estruturais
Os elementos lineares, de seção delgada ou não, são, segunda a mecânica das estruturas, elementos de barras. Esses elementos sofrem solicitações do tipo compressão uniforme, flexão composta, flexão simples ou tração simples:
As lajes repassam para as vigas as forças a elas atribuídas;
As vigas distribuem as ações para os pilares;
Os pilares recebem as forças das vigas e repassam às fundações.
Momentos e Inércia
Curso – Arquitetura e Urbanismo
Momento de Inercia
Dimensionamento de barras submetidas a compressão simples
O momento de inércia significa o quanto de material e a que distância ele está localizado em relação ao centro de gravidade da seção. Ou seja, quanto mais longe o material estiver do centro de gravidade, mais difícil será as seções girarem umas em relação às outras. Em outras palavras, mais difícil será para a barra flambar.
 
CG
dA
y
Dimensionamento de barras submetidas a compressão simples
Para seção retangular temos:
Para seções vazadas, basta calcular o momento de inércia da seção vazia e diminuir do momento de inércia da seção cheia.
b
h
D
Para seção circular de diâmetro D, temos:
b
h
=
-
Momento de Inercia
Atividades Estruturadas
1 – Condições de equilíbrio em elementos estruturais
Objetivo
Reconhecer em edificações os diferentes tipos de vínculos
ligados às condições de equilíbrio dos elementos estruturais.
Desenvolvimento 
O Aluno deverá pesquisar exemplos de edificações com os diferentes tipos de vínculos ligados às condições de equilíbrio dos elementos estruturais.
Resultado esperado
Trabalho de pesquisa em grupos de até 2 alunos, com imagens e textos de edificações e/ou seus detalhes, mostrando os vínculos e as condições de equilíbrio dos elementos estruturais.
Data entrega
26/11/2013