Estruturas: Tensões, Eficiência e Classificação

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA - CENTRO DE TECNOLOGIA E URBANISMO
DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS - 3TRU008 - MECÂNICA DAS ESTRUTURAS III
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1)Explique como se dá a distribuição de tensões, como se dá o aproveitamento do material estrutural e qual a repercussão no peso de uma estrutura para uma barra submetida a esforços normais de tração, compressão, flexão, cisalhamento e torção.
- TRAÇÃO: - tensões internas cte na seção; -tensão max. Na seção pode se igualar a tensão limite do mateirial; -há um total aproveitamento do material na seção; -requer min. Massa de material para equilibrar os esforços externos.
- COMPRESSÃO: - tensões internas cte na seção; -tensão max.na seção é limitada por questoes de estabilidade do equilibrio; -ñ ha aproveitamento total do material; -a relação entre tensão max. na seção e tensão limite do material depende da esbeltez da peça. Condicionante geometrica; -requer massa material media para equilibrar os esforços externos;
-FLEXÃO: -as tensões variam ao longo da seção; - não há aproveitamento integral do material; -o material proximo a linha neutra esta sub-utilizado; -requer grande massa material para equilibrar os esforços externos; 
- CISALHAMENTO: -as tensões variam ao longo da seção; -esforços max. No centro e nulos nos bordos da seção; -requer grande massa material;
-TENSÃO: -as tensões variam ao longo da seção; -esforços max. Nos bordos e nulos no centro da seção; requer grande massa material.
02)Qual tipo de esforço interno solicitante conduz às estruturas mais leves e qual conduz às estruturas mais pesadas? Explique detalhadamente porque dessas diferenças e mostre exemplos. 
MAIS LEVES: esforços normais de tração, pois há aproveitamento total da seção do material, necessitando de massa min. Do material;
MAIS PESADO: esforços de flexão e torsão, pois não há total aproveitamento da seção do material, necessitando de grande massa de material.
03)Defina Eficiência de uma estrutura e apresente exemplo de estruturas muito eficientes e pouco eficientes. 
É a relação entre carregamento que a estrutura é capaz de suportar e seu peso proprio. – mto eficiente: estrutura tensionada, em cabos, para cobertura (eficiencia=16); -pouco eficiente: estrutura de concreto armado para piso(eficiencia=0,5).
04)Uma estrutura mais eficiente corresponde necessariamente a uma estrutura mais econômica? Explique detalhadamente sua resposta.
 Não, pois o uso da estrutura depende de aspectos tecnologicos, disponibilidade de materiais e mão-de-obra e adequação arquitetonica que podem encarecer a realização da estrutura, mesmo ela sendo mais eficiente.
05)Quais os fatores que contribuíram para a melhoria da eficiência das estruturas ao longo do tempo? 
Conhecimento dos mecanismos resistentes, conhecimentos dos materiais e desenvolvimento de metodos de analise.
06)Esboce um gráfico da evolução do peso das estruturas ao longo do tempo comentando alguns pontos importantes. 
-Estruturas maciças (egipcios): 3000kgf/m²;
- Est. Em pedras (gregos): 2000kgf/m²;
- Est. Em arcos (romanos): 1000kgf/m²;
- Est. Em concreto armado: 500 kgf/m²;
-Est.Metalicas:100kgf/m²
- est.Em cabos:10kgf/m²
07)Qual o problema decorrente da redução de peso das estruturas? Cite, e descreva, exemplos históricos onde esse problema se manifestou. 
Estruturas que pesam menos de 30kgf/m² tendem a apresentar problemas sob a ação dos ventos e ficam sujeitas a uma resultante de cargas ascendentes(peso proprio+sucção do vento) maior que a resultante de cargas descendentes(peso proprio+sobrecargas de utilização). Exemplos: ----Ponte de Tacoma que entrou em colapso devido as vibraçoes causadas pelo vento. Foi utilizada somente por alguns meses.
- Passarela do milenio: teve seu uso comprometido em função de vibrações induzidas pelo trafego de pedestres. Teve que ser interditada e reforçada com amortecedores para reduzir as vibrações.
 08)Como são classificados os sistemas estruturais segundo Heino Engel? Descreva as características de cada um dos sistemas.
-FORMA ATIVA: - esforços de tração e compressão;
-forma estrutural não arbitraria. Ela define o caminho das forças; -as forças se distribuem por linhas ou curvas; -EX: cabos e arcos;
-SUPERFICIE ATIVA: -esforços de tração e compressão; -forma estrutural não arbitraria, pois define o caminho das forças; - as forças se distribuem pela superficie da estrutura; -EX: cascas, membranas cupulas, abobadas.
- VETOR ATIVO: -distribuição de cargas as custas da decomposição vetorial de forças em esforços internos de tração e compressão nas barras;-forma estrutural arbitraria. O projetista define o caminho das forças; -as forças se distribuem pelas barras dispostas no plano, no espaço ou em superficies; -EX: treliçaspalnas e espaciais, cascas treliçadas.
- MASSA ATIVA: -distribuição de cargas as custas da linearidade da estrutura gerando esforços internos de flexão; -forma estrutural arbitraria; -as forças se distribuem pelas barras dispostas no plano e no espaço; - EX: vigas, porticos, grelhas, lajes.
- VERTICAL: -composição de outros sistemas para estruturação de edificios altos; - sistemas para reorientação de forças gravitacionais e horizontais(ventos e terremotos); -sistemas podem ter dupla função; -geralmente combinação de sistemas de massa ativa e vetor ativo.
- HORIZONTAL: -composição de outros sistemas para estruturação de pontes.
9)O que causou a ruína da ponte de Tacoma? Descreva o sistema estrutural, com representação gráfica, e o modo de colapso da ponte. O vento de 65km/h fez a ponte vibrar e entrar em ressonancia, sistema estrutural que ustentava o tabuleiro composto por cabos, que só resistem bem a tração, e o baixo peso e pouca inercia do tabuleiro fez com que o vento o suspendensse e esse movimentação cte da ressonancia longitudinal gerou tbm movimentos torcionanis que em conjunto acabou a ruina desse tabuleiro.
10)Qual foi o problema estrutural detectado na Millenium Bridge, em Londres? Descreva o sistema estrutural, com representação gráfica, e as providências tomadas para correção dos problemas estruturais.
Devido a sua leveza, e a passagem de pedestres que sem querer iam introduzindo vibraçoes que faziam a passarela se movimentar. Corrigido com a instalação de amortecedores que recebiam essas vibraçoes estabilizando a passarela.
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PROGRAMAÇÃO PRIMEIRO SEMESTRE 1998 - pg. � PAGE �1�