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3. SISTEMAS ESTRUTURAIS
3.1- Introdução
A função da estrutura é fornecer um caminho seguro para as cargas da superfície para a infra-estrutura, para tanto é preciso: planejar, projetar, construir.
Planejar é selecionar o esquema estrutural mais conveniente, e definir seu arranjo geral; estimar dimensões com base em critérios de segurança, economia, funcionalidade e estética.
Projetar é fazer a determinação dos esforços solicitantes, a definição precisa das dimensões e a idealização de suas conexões e vínculos.
Construir é materializar o que foi planejado.
Os principais requisitos da estrutura são: a segurança, durabilidade, economia, funcionalidade estética. A estrutura deve ainda resistir ao vento, descargas atmosféricas, terremotos, incêndios, e ter um valor razoável de custo de mão-de-obra e materiais.
A estrutura das construções é composta por vários materiais adequadamente dispostos e solidarizados.
Existem várias opções de sistemas estruturais para edifícios. No caso da utilização do concreto armado, a maioria delas se compõe de lajes, vigas, pilares e paredes estruturais. Esses sistemas possuem variações, conforme se aumenta a altura dos edifícios, podendo inclusive agregar elementos de aço ou elementos mistos aço-concreto. 
Dentre as possibilidades estão a utilização de lajes de concreto armado ou mistas, vigas e pilares em concreto armado, mistos ou em aço.
Na figura seguinte estão colocados alguns arranjos possíveis dos elementos estruturais, permitindo que se tenha uma visão geral .
Fig.1- Exemplos de sistemas estruturais de edifícios
Como se pode ver então, os edifícios usuais utilizam concreto armado, perfis metálicos, alvenarias, esquadrias, revestimentos, telhado, etc., combinados das mais diversas maneiras de modo a atender a demandas específicas.
3.2-Elementos Estruturais
Podem ser divididos em três categorias:
elementos estruturais básicos: lajes, vigas, pilares.
São os elementos que compõem o esqueleto estrutural usual de edifícios, e cujo comportamento já foi bastante estudado, com modelos de dimensionamento bem resolvidos, pelo menos para os casos usuais.estudado, com modelos de dimensionamento bem resolvidos, pelo menos para os casoa 
Fig.2- Exemplos de lajes
As lajes podem ser maciças (com vigas), nervuradas (para vãos maiores), planas (sem vigas), ou painéis pré-fabricados.
Fig.3- Exemplo de laje em grelha Fig.4-Exemplo de laje pré-fabricada
Fig.5- Exemplos de vigas
Fig.6- Exemplos de elementos tridimensionais
elementos estruturais de fundação: fundações diretas ou rasas, e profundas.
São aqueles elementos que fazem a transferência das ações oriundas da superestrutura para o solo de apoio.
Podem ser de vários tipos, sempre em função das características do solo.
Os tipos mais comuns são os blocos sobre estacas, as sapatas de fundação direta, e os tubulões. Cada um desses tipos pode ainda ter vários arranjos, com diferentes formas e capacidades de carga. 
Fig. 7- Exemplo de fundações
elementos estruturais complementares: escadas, caixas d’água e muros de arrimo.
São aqueles elementos que fazem parte da construção, mas não são parte integrante do esqueleto estrutural.
Compreendem todos os outros elementos estruturais da construção, e possuem tipologias variadas e funções específicas dentro do edifício. 
Podem ter diferentes geometrias e esquemas estáticos, mas em geral resultam da combinação adequada dos elementos estruturais básicos. 
Fig.8- Exemplo de escada em planta e cortes
São considerados elementos especiais: cascas, folhas, paredes.
Podem ser parte das construções, ou podem ainda se constituir em edificações isoladas, com objetivos determinados.
Assim, são considerados elementos especiais reservatórios, coberturas de grandes vãos, etc., geralmente projetados com elementos estruturais diferentes, como as cascas e as folhas poliédricas. 
Fig.9- Alguns exemplos de estruturas especiais
Fig.10- Elementos estruturais em um edifício
3.2. A escolha do Sistema Estrutural
A palavra chave dessa escolha é experiência, pois devem ser levadas em conta muitas variáveis, tais como custo, segurança, funcionalidade e estética.
O custo de uma estrutura convencional equivale de 15 a 20% do custo total da obra. Para vãos maiores o custo relativo sobe. Em ginásios, salas de espetáculo, etc, o custo da estrutura é o principal fator a ser considerado.
É preciso ainda haver boa coordenação entre o sistema de circulação, o sistema mecânico, e o sistema estrutural.
O sistema estrutural deve resistir a cargas verticais (os pórticos usuais devem resistir ao peso próprio e a sobrecargas de utilização), e a cargas horizontais (as paredes estruturais devem resistir ao vento e a terremotos).
Geralmente exige-se ainda resistência ao fogo para poços de escada e elevadores, gerando sua incorporação ao sistema existente.
Etapa 1-O Projeto Estrutural
Deve conter os elementos estruturais capazes de suportar com segurança um conjunto de cargas, sem exceder a resistência dos materiais.
São etapas do projeto estrutural:
-concepção estrutural
-análise estrutural
-síntese estrutural
-dimensionamento e detalhamento
-desenho
Etapa 2-Segurança 
A estrutura deve garantir a segurança contra os estados limites últimos, ou seja, a ruína do concreto ou deformação plástica excessiva do aço, bem como a segurança em relação aos estados de serviço, como os relativos a fissuração, flechas e vibrações excessivas.
Cada peça estrutural passa por diferentes etapas, envolvendo os métodos de cálculo, e os métodos construtivos, bem como por uma análise das implicações econômicas, funcionais e estéticas da construção como um todo.
Etapa 3-Concepção Estrutural
É a idealização de um arranjo estrutural, fruto de um conhecimento do comportamento das partes da estrutura. 
Passa por etapas como a análise estrutural inicial do Projeto Arquitetônico e o ante-projeto estrutural.
Contenção
O uso de estacas do tipo hélice-contínua sua aplicação vem demonstrando grande crescimento principalmente em regiões metropolitanas, onde as vibrações provocadas pelos bate-estacas podem gerar patologias nas edificações limítrofes. É muito difícil afirmar que o sistema “hélice-contínua monitorada” seja predominante na construção de edifícios no país, pois a escolha de um sistema de fundações depende de muitas variáveis envolvidas, como: a intensidade dos esforços solicitantes nas fundações; a existência de edifícios limítrofes; a topografia do terreno; a disponibilidade de sistemas de fundações na região onde será construído o edifício; o custo das fundações, o perfil geotécnico do terreno, entre outros. Cabe ao engenheiro civil, fazer uma análise técnica e orçamentária e, assim, definir qual o tipo de fundação indicado para o edifício em análise. Contudo, pode-se afirmar que nas regiões metropolitanas, onde há grande densidade de construções e, para edifícios altos, o sistema de fundação hélice-contínua monitorada é competitivo.
É o principal motivo da utilização desse sistema construtivo de fundações em regiões centrais das cidades. A vibração provocada pelo equipamento bate-estaca, ou até mesmo pelo equipamento utilizado para a construção de uma estaca tipo Franki, causa muita vibração. Essa vibração, geralmente afeta as construções vizinhas e, por muitas vezes, ocorrem o aparecimento de fissuras. Aconselha-se que a utilização de sistemas de fundações que geram vibrações no terreno, seja utilizada em regiões onde há poucas edificações.
Quais as vantagens e desvantagens de cada tipo de fundação?
Cada sistema de fundação tem suas vantagens e desvantagens. Neste texto vou me ater às fundações do tipo hélice-contínua monitorada e pré-moldada de concreto.
– Vantagens da hélice-contínua monitorada: alta produtividade; elevado grau de qualidade; possibilidade de execução muito próxima a divisa do terreno, evitando excentricidades entre as ações atuantes nos pilares e o centro das estacas; pode ser executada abaixo do nível de água; pode ser utilizada em qualquer tipo desolo; provoca pouca ou nenhuma vibração; apresenta baixa intensidade de barulho para sua execução.
– Desvantagens da hélice-contínua monitorada: necessidade de locais planos para locomoção dos equipamentos de execução; grande acumulo de solo retirado, exigindo remoção constante; número grande de estacas para ser competitiva com os demais sistemas disponíveis no mercado.
– Vantagens das estacas pré-moldadas de concreto: podem ser construída abaixo do nível de água; apresentam excelente resistência mecânica e geotécnica; podem ser construídas em qualquer tipo de solo, onde o SPT seja inferior a 25 golpes para diâmetros menores que 30 cm e 35 golpes para diâmetros maiores ou iguais a 30 cm; ótimo controle tecnológico dos materiais concreto e aço.
– Desvantagens das estacas pré-moldadas de concreto: produzem excessiva vibração e alta intensidade de barulho durante sua cravação; Dificuldade de transporte para estacas com comprimento maior que 12 m; Faz-se necessária emendar estacas quando o comprimento do fuste for maior que o comprimento de produção das estacas.
Quais normas regem a execução de fundações?
A norma para projeto e execução de fundações vigente no país é a “NBR 6122:2010 – Projeto e execução de fundações”. Porém, é necessária a utilização de outras normas como: NBR 6118; NBR 6484; NBR 6489; NBR 6502; NBR 7190; NBR 8681; NBR 8800; NBR 9061; NBR 9062; NBR 9603; NBR 9604; NBR 9820; NBR 10905; NBR 12069; NBR 12131; NBR 13208.