ESTRUTURAS METALICAS 4

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Prof° Joel Filho 
Centro Universitário Estácio do Ceará | Arquitetura e Urbanismo 
Estruturas Metálicas 
Elementos Estruturais 
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1. Estática: Princípio Básico da Arquitetura: 
● Mostrar a relação entre estética e estática e os problemas 
que podem ocorrer quando os princípios da estática não são 
observados. 
● A fórmula a seguir é para você, que gosta de Arquitetura e 
não sabe o que está fazendo nesta disciplina: 
PROJETO = ESTÉTICA + ESTÁTICA + OUTROS 
● Responsável pela "arte" de um projeto. A estética é dada 
pela expressão arquitetônica através de várias disciplinas, 
sendo a principal delas a disciplina de Planejamento 
Arquitetônico. 
ESTÉTICA: 
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1. Estática: Princípio Básico da Arquitetura: 
● Responsável pela "técnica" de um projeto. A estática se 
encarrega de fazer com que uma estrutura fique "em pé", 
suportando as cargas e as transportando sem deformações 
excessivas até o terreno. A palavra ESTÁTICA, vem do grego 
"statikos" e quer dizer imóvel como estátua, parado. 
ESTÁTICA: 
● Alguns itens também devem ser considerados na execução 
de um projeto. Projeto elétrico, projeto hidráulico, projeto de 
conforto ambiental, paisagismo, integração com o entorno, 
definição dos materiais a serem utilizados, definição dos 
processos construtivos, entre outros. 
OUTROS: 
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1. Estática: Princípio Básico da Arquitetura: 
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1. Estática: Princípio Básico da Arquitetura: 
● A principal função, do ponto de vista estrutural, para uma 
edificação é ser estática, porém: 
● Ela pode se "inclinar": 
. 
por não estar bem travada por problemas de fundação 
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1. Estática: Princípio Básico da Arquitetura: 
● Ela pode se deformar e/ou fissurar 
excessivamente, em partes ou como 
um todo, devido a excesso de carga 
ou travamento inadequado. 
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1. Estática: Princípio Básico da Arquitetura: 
● Partes da estrutura podem ser 
afastadas uma da outra devido a 
falhas nas juntas (para estruturas 
metálicas ou de madeira). 
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1. Estática: Princípio Básico da Arquitetura: 
● Um ou mais pilares de um 
edifício sujeitos a carga de 
compressão podem flexionar ao 
máximo até que, a menos que o 
carregamento seja retirado, eles 
rompem. 
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1. Estática: Princípio Básico da Arquitetura: 
● Os materiais podem estar 
sobrecarregados gerando ruptura. 
OBSERVAÇÃO: 
 
● Após um período de tempo, pode haver decomposição dos 
materiais devido à fatores externos. 
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2. Definição dos Elementos Estruturais: 
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2. Classificação dos Elementos Estruturais: 
Quanto à dimensão tem-se: 
Blocos – possuem três dimensões na mesma 
ordem de grandeza. Ex; blocos de fundação. 
Barras ou hastes – possuem uma dimensão com valor muito 
maior em relação as outras duas. Ex: vigas, pilares, tirantes, 
escoras e eixos. Podem ser sólidas e com paredes delgadas. 
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2. Classificação dos Elementos Estruturais: 
Quanto à dimensão tem-se: 
Folhas – possuem uma dimensão com valor muito menor em 
relação às outras duas. Ex. lajes, paredes, estruturas e as 
cascas de cobertura. 
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2. Classificação dos Elementos Estruturais: 
Quanto à carga tem-se: 
1. Placas ou lajes – Folhas que sofrem carga 
perpendicular à face onde estão as duas maiores 
dimensões. 
2. Chapas ou paredes estruturais – Folhas 
que sofrem carga paralela à face onde estão 
as duas maiores dimensões. 
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2. Classificação dos Elementos Estruturais: 
Quanto à carga tem-se: 
3. Vigas – Barras que sofrem carga transversal ao seu eixo. 
4. Pilares – Barras que sofrem carga axial de 
compressão. 
4 
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2. Classificação dos Elementos Estruturais: 
5. Tirantes – Barras que sofrem carga axial de tração. 
6. Eixos – Barras que sofrem carga axial de torção 
(cisalhamento). 
5 
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3. Definição dos Elementos Estruturais: 
Fundação: 
 Estrutura tridimensionalmente monolítica, onde as três 
dimensões são da mesma ordem de grandeza.(superficiais). 
● As fundações em um Sistema 
Estrutural estão apoiadas em 
estacas ou diretamente sobre o 
terreno. 
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3. Definição dos Elementos Estruturais: 
Viga: 
 Estrutura reticular, onde uma das dimensões é preponderante 
em relação ás outras duas. 
● As vigas em um Sistema 
Estrutural podem estar apoiadas 
diretamente sobre os pilares 
como também sobre outras 
vigas. 
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3. Definição dos Elementos Estruturais: 
Pilar: 
 Estrutura reticular, onde uma das dimensões é preponderante 
em relação ás outras duas. 
● Os pilares em um 
Sistema Estrutural estão 
apoiados nas fundações. 
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3. Definição dos Elementos Estruturais: 
Laje: 
Estrutura laminar, onde duas dimensões são da mesma ordem 
de grandeza e a terceira acentuadamente de menor dimensão. 
● As lajes em um Sistema 
Estrutural estão, na maioria 
das vezes, apoiadas em vigas, 
podendo também, em certos 
casos, estarem apoiadas 
diretamente sobre pilares. 
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4. Posicionamento dos Elementos Estruturais: 
● O posicionamento dos elementos estruturais (lajes, vigas, 
pilares, fundações) é dado em função de cada projeto, em 
consonância com os demais projetos componentes de uma 
edificação, como por exemplo: projeto arquitetônico, projeto 
hidráulico, projeto elétrico etc. 
● Você gostaria de ter que se 
abaixar todas as vezes que desce 
uma escada para não correr o 
risco de fazer um galo batendo-a 
em uma viga que cruza esta 
escada? 
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4. Posicionamento dos Elementos Estruturais: 
● Você gostaria de estar 
sentado na plateia de um 
teatro em uma poltrona que 
fica bem atrás de um pilar? 
● Seria interessante uma 
tubulação horizontal ter que 
desviar das vigas em cada 
piso de um edifício? 
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4. Posicionamento dos Elementos Estruturais: 
Curiosidade: 
 
● Qual seria o limite de altura para edifícios em: 
● Alvenaria: chega-se até 
(acreditem !!!!) 20 pavimentos 
mas com uma limitação, a 
espessura das paredes no 
pavimento térreo que podem 
chegar até 1,50 metros. 
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4. Posicionamento dos Elementos Estruturais: 
Curiosidade: 
 
● Qual seria o limite de altura para edifícios em: 
● Concreto armado: chega-se até 60 
pavimentos com a limitação nas 
dimensões e na quantidade depilares 
no pavimento térreo. 
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4. Posicionamento dos Elementos Estruturais: 
Curiosidade: 
 
● Qual seria o limite de altura para edifícios em: 
● Aço: chega-se até 190 pavimentos 
com limitações quanto à necessidade de 
travamento e também, dependendo da 
eficiência do travamento, limitações 
devido à possíveis oscilações que 
possam ocorrer devido ao vento 
(podendo chegar até 40 cm no topo de 
um edifício para ventos muito fortes). 
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4. Posicionamento dos Elementos Estruturais: 
● Para se entender bem a estreita ligação entre Engenharia e 
Arquitetura, deve-se estar atento para o fato de que novos 
Sistemas Estruturais oferecem a possibilidade de criação de 
novas Expressões Arquitetônicas que, por sua vez, exigem 
novos Sistemas Estruturais, formando um círculo interminável 
que vem permitindo a evolução tanto da Engenharia como 
também da Arquitetura através dos tempos. 
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4. Posicionamento dos Elementos Estruturais: 
● Para se compreender melhor a parte TÉCNICA de uma obra, 
é necessário o conhecimento de alguns pontos, como por 
exemplo: quais os tipos de carregamento que atuam em uma 
edificação, quais os esforços que surgem nos elementos 
estruturais provenientes destes carregamentos, quais as 
tensões que estes esforços provocam. 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à geometria: 
● A distribuição de cargas sobre uma estrutura pode ser 
diferente de um ponto para outro. As cargas que atuam sobre 
uma viga podem se distribuir de maneira diferente das que 
atua sobre uma laje. 
● Normalmente a geometria dos carregamentos acompanha a 
geometria dos elementos estruturais sobre os quais eles 
atuam. 
● As cargas podem atuar de maneira uniforme sobre a 
estrutura ou variar sua intensidade ponto a ponto. 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à geometria: 
● As cargas que têm a mesma intensidade ao longo do 
elemento estrutural são denominadas cargas uniformes, 
aquelas que variam são denominadas cargas variáveis. 
• Cargas pontuais ou cargas concentradas; 
 
• Cargas lineares; 
 
• Cargas superficiais. 
● Quanto a geometria as cargas podem ser: 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas pontuais ou cargas concentradas: 
● Cargas pontuais ou cargas concentradas representa uma 
força em um único ponto da estrutura. 
● São exemplos de cargas concentradas: uma viga apoiada 
sobre outra, um pilar que nasce numa viga ou placa, o peso 
próprio de um pilar, e assim por diante. 
● Pode acontecer nos seguintes elementos estruturais: lajes, 
vigas, pilares e fundações. 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas pontuais ou cargas concentradas: 
● Essas cargas são representadas graficamente por uma seta 
isolada. 
Unidade: kN 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas pontuais ou cargas concentradas: 
Exemplos: força concentrada. 
● Sobre uma laje: 
um cofre no meio de uma sala. 
● Sobre uma viga: 
reação de uma outra viga. 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas pontuais ou cargas concentradas: 
Exemplos: força concentrada 
● Sobre um pilar: 
reação das vigas que se 
apoiam no pilar. 
● Sobre uma fundação: 
carga do pilar que chega na fundação. 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas lineares ou cargas concentradas/m: 
● Cargas lineares, como o próprio nome diz, são aquelas 
forças distribuídas sobre uma linha da estrutura. 
● São exemplos de cargas lineares o peso próprio de uma 
viga, o peso de uma parede sobre uma viga ou placa, as 
cargas depositadas por uma laje sobre as vigas, e assim por 
diante. 
● Pode acontecer nos seguintes elementos estruturais: lajes, 
vigas. 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas lineares ou cargas concentradas/m: 
● Essas cargas são representadas graficamente por um 
conjunto de setas dispostas sobre uma linha. 
Unidade: kN/m 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas lineares ou cargas concentradas/m: 
Exemplos: força distribuída/m 
● Sobre uma laje: 
● Sobre uma viga: 
peso de uma parede de alvenaria. 
peso de uma parede de alvenaria. 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas superficiais ou cargas distribuídas/m²: 
Cargas superficiais são aquelas que se distribuem sobre uma 
superfície da estrutura. 
São exemplos de cargas superficiais o peso próprio de uma 
laje, peso próprio de revestimentos de pisos, o peso de um 
líquido sobre o fundo do recipiente, o empuxo de um líquido 
sobre as paredes do recipiente que o contém e as cargas 
acidentais definidas pela Norma. 
Pode acontecer no seguinte elemento estrutural: laje. 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas superficiais ou cargas distribuídas/m²: 
No quadro abaixo apresentamos alguns exemplos de cargas 
acidentais superficiais definidas pela Norma: 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas superficiais ou cargas distribuídas/m²: 
Essas cargas são representadas graficamente por um 
conjunto de setas dispostas sobre uma área. 
- Unidade: kN/m2 
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5. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas superficiais ou cargas distribuídas/m²: 
Exemplos: força distribuída/m 
peso das pessoas sobre a laje. 
● Sobre uma laje: 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à direção: 
Quanto à direção, as cargas podem ocorrer na vertical, sendo 
neste caso predominantes as cargas devidas à gravidade, ou 
seja, as cargas de peso. 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à direção: 
Podem, também, ocorrer na horizontal, tais como as cargas de 
vento, empuxos de solos sobre arrimos, empuxos de água 
sobre paredes de piscinas e caixas d’água. 
Podem, ainda, serem inclinadas, oriundas da composição de 
cargas verticais e horizontais. 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à direção: 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à frequência: 
Denominam-se cargas permanentes àquelas que ocorrem ao 
longo de toda vida útil da estrutura e cargas acidentais àquelas 
que ocorrem eventualmente. 
Algumas cargas atuam na estrutura durante toda sua vida útil, 
enquanto outras ocorrem de vez em quando. 
São exemplos de cargas permanentes as seguintes: 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à frequência: 
a. Cargas permanentes:As cargas permanentes são cargas cuja intensidade, direção e 
sentido, podem ser determinadas com grande precisão, pois 
elas são devidas exclusivamente a forças gravitacionais, ou 
peso. 
- O peso próprio da estrutura. Para determiná-lo basta o 
conhecimento das dimensões do elemento estrutural e do peso 
específico (peso / m³) do material do qual o elemento estrutural 
é feito. 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à frequência: 
a. Cargas permanentes: 
- O peso dos revestimentos de pisos, como contrapisos, pisos 
cerâmicos, entre outros. 
- O peso das paredes. Para determiná-lo é necessário 
conhecer-se a largura e altura da parede e o peso específico 
do material do qual ela é feita , assim como do revestimento 
(emboço, reboco, azulejo e outros). 
- O peso de revestimentos especiais, como placas de chumbo 
nas paredes de salas de Raio X. Para determiná-lo é 
necessário o conhecimento das dimensões e peso específico 
desses revestimentos. 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à frequência: 
b. Cargas acidentais: 
As cargas acidentais são mais difíceis de serem determinadas 
com precisão e podem variar com o tipo de edificação. 
Por isso essas cargas são definidas por Normas, que podem 
variar de país para país. 
No Brasil a norma que determina os valores das cargas 
acidentais é a NBR 6120 da Associação Brasileira de Normas 
Técnicas. 
São exemplos de cargas acidentais, prescritas pela Norma, as 
seguintes: 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à frequência: 
b. Cargas acidentais: 
• A força de vento. Esta é uma força horizontal que depende 
da região, das dimensões verticais e horizontais da edificação. 
• O peso de pessoas. 
• O peso do mobiliário. 
• O peso de veículos. 
• A força de frenagem (freio) de veículos. Esta é uma força 
horizontal que depende do tipo de veículo. 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à frequência: 
Obs.: 
- O peso de móveis especiais, como cofre, não é determinado 
pela Norma e deverá ser informado pelo fabricante do 
mobiliário. 
- O efeito da chuva como carregamento, apesar de acidental, é 
considerado no peso das telhas e revestimentos, já 
considerados. 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à frequência: 
b. Cargas acidentais: 
Como a carga acidental pode ocorrer em alguns pontos da 
estrutura e em outros não, para um adequado 
dimensionamento da estrutura deve-se pesquisar, para cada 
elemento, qual a posição mais desfavorável de carregamento. 
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6. Cargas que atuam nas estruturas: 
Cargas quanto à frequência: 
b. Cargas acidentais: 
Muitas vezes carregar parcialmente a estrutura pode ser mais 
desfavorável que carregá-la com toda a carga, como mostra a 
figura a seguir: 
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7. Cálculo das Cargas que incidem sobre a estruturas: 
Peso Próprio das lajes maciças: 
Numericamente o peso por metro quadrado da laje depende 
apenas da altura da laje (h laje). 
Pode-se então escrever: 
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7. Cálculo das Cargas que incidem sobre a estruturas: 
Peso Proveniente das cargas acidentais: 
NBR 6120 – Cargas para cálculo de estruturas de edificações (Nov/1980) 
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7. Cálculo das Cargas que incidem sobre a estruturas: 
Peso Proveniente das cargas acidentais: 
NBR 6120 – Cargas para cálculo de estruturas de edificações (Nov/1980) 
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7. Cálculo das Cargas que incidem sobre a estruturas: 
Cargas provenientes do peso próprio da viga: 
O peso próprio das vigas pode ser obtido diretamente das 
tabelas de perfis dos fabricantes. 
Para fins práticos, essa situação ocorre quando o vão maior é 
maior que o dobro do vão menor. 
Cargas nas vigas provenientes das lajes: 
Laje armada em uma só direção: 
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7. Cálculo das Cargas que incidem sobre a estruturas: 
Cargas nas vigas provenientes das lajes: 
Na prática, isso ocorre quando o vão maior é menor ou igual 
ao dobro do menor. 
Laje armada em cruz: 
Cargas nas vigas provenientes das lajes armada em uma 
só direção. 
Obs: As lajes pré-moldadas comportam-se como lajes armadas 
em uma só direção (a direção das vigotas). Seu peso é dado 
em tabelas fornecidas pelos fabricantes em função do vão e da 
sobrecarga (acidental + revestimentos). 
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7. Cálculo das Cargas que incidem sobre a estruturas: 
Cargas nas vigas provenientes das lajes: 
Carga na viga do vão menor: 
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7. Cálculo das Cargas que incidem sobre a estruturas: 
Cargas nas vigas provenientes das lajes: 
Cargas nas vigas provenientes das lajes armadas em cruz. 
Carga na viga do vão maior: 
onde, 
l= vão menor e 
L= vão maior 
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7. Cálculo das Cargas que incidem sobre a estruturas: 
Cargas nas vigas provenientes das alvenarias: 
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7. Cálculo das Cargas que incidem sobre a estruturas: 
Cargas nas vigas provenientes das alvenarias: 
Pesos específicos ( لا alv.) de alvenaria mais usados: 
onde, 
b= largura da parede 
h= altura da parede 
FIM 
fator4@uol.com.br 
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