Capítulo03 - forma ativa

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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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01)Defina o que são sistemas estruturais de forma ativa e cite exemplos de estruturas que se enquadram neste sistema.
Sistemas estruturais lineares que trabalham exclusivamente a tração (cabos) e a compressão (arcos).Permitem um bom aproveitamento de material, diminuindo o peso proprio. Não permitem uma forma arbitraria, pois as forças se direcionam atraves das linhas e curvas da estrutura, dependendo da forma para se estabilizarem. As cargas definem a forma e a forma orienta as forças. EX: cabos e arcos.
02)Por que nos sistemas estruturais de forma ativa a forma da estrutura não pode ser arbitrária?
Pois as forças se direcionam atraves das linhas e curvas da estrutura, dependendo da forma para se estabilizarem. As cargas definem a forma e a forma orienta as forças.
03)O que acontece com um cabo quando submetido a um carregamento cujo funicular não coincide com seu eixo? E o que acontece com o arco? 
O cabo, devido a sua grande flexibilidade, se adapta as variaçoes, o funicular sempre coincidira com seu eixo. O arco, devido a sua elevada rigidez, não se adapta as mudanças de carregamento e só se equilibra as custas de mecanismos adicionais de flexão.
04)Quais as principais vantagens e desvantagens dos sistemas de forma ativa? 
–VANTAGENS: pelo fato de trabalharem somente a compressão ou tração sõ os sistemas mais economicos, menor relação peso x vão, sendo vantagem maior ainda para cabos do que para arcos;
-DESVANTAGENS: esforços horizontais que devem ser absorvidos nos apoiso, instabilidade geometrica nos cabos.
05)Dado um cabo com apoios nivelados obtenha a equação que descreve as ordenadas de seu eixo (y) em função das abcissas (x). 
 M= H . f
 M(x) = H . y(x) 
06)Mostre um esquema das formas geométricas assumidas por um cabo sujeito aos seguintes carregamentos: carga uniformemente distribuída, uma carga concentrada, duas cargas concentradas simétricas, duas cargas concentradas não simétricas.
parabola;
07)Qual a forma geométrica de um cabo sujeito ao peso próprio? Quando esta forma se aproxima da parábola do segundo grau?
Se assemelha a equação da catenaria que é uma parabola hiperbolica . essa forma se assemelha a uma parabola quando o angulo da tangente do arco se aproxima de zero.
08)Como a flecha de um cabo influi na reação horizontal, na reação vertical e na tensão no cabo? 
A reação vertical é cte e independente da flecha, a reação horizontal é inversamente prporcional a flecha, e a tensão depende da reação horizontal, então tambem é inversamente proporcional a flecha.
09)Dado um cabo com carga uniformemente distribuída, obtenha a relação entre a reação horizontal e a flecha.
f=y(x)
M=H.f
M=H.y(x)
Y(x)= M/H
Y(x)= ql²/8/H
H=ql²/8/y(x)
H=ql²/8.f
10)Dado um cabo com carga uniformemente distribuída, obtenha a relação entre a inclinação do cabo no apoio e sua flecha.
Y=ql/2
Y=[(ql.x/2)–(qx²/2)]/(ql²/8.f)
y= 4.f(x/l – x²/l)
y´= 4f (1/l – 2x/l)
y´(0)= 4.f/l
11)Quais ações provocam instabilidade em estruturas de cabos? Porque nas estruturas de arco não ocorre esta instabilidade?
EFEITO DE SUCÇÃO DE VENTOS, causando cargas ascendentes que geraria compressão no cabo e perda de estabilidade. EFEITOS DE CARGAS ASSIMETRICAS: causa flexão no cabo, pois as cargas estão fora di funicular e como não possui rigidez a flexão, sua forma se alteraria. Nos arcos isso não ocorre pois são mais rigido que nos cabos.
12)Quais são as técnicas que podem ser utilizadas para garantir a estabilidade de estruturas de cabos? 
Aumento do peso da cobertura; construção de arcos invertidos, ou casca, aumentando a rigidez á compressão; combinação de cabos de cuvartura opostas (cabos de suspensão com cabos de estabilização); colocação de cabos transversais ancorados ao solo.
13)Quais são os sistemas utilizados para ancoragem de extremidades de cabos? 
Cabo de retenção; contraforte inclinado; estrutura com rigidez lateral para apoios dos cabos; cabos apoiados em vigas inclinadas que se apoiam em paineis de extremidades; cabos dispostis em planta circular.
14)Considere um arco circular com uma carga concentrada no topo. Ele pode ser classificado como sistema de forma ativa? Por que? Que tipo de esforços internos solicitantes ocorrem nesse arco? Como se dá a distribuição das tensões normais na seção transversal?
Não pois paraser um arco perfeito seria duas retasb inclinadas, semelhante ao diagrama de momento fletor da viga de substituição. O esforço predominante será o de flexão, alem de existir a compressão.
15)Quais os esforços que surgem na estrutura de ancoragem de um cabo com mastro articulado e cabo de retenção? Como a distância entre os apoios do cabo de retenção e do mastro influi nos esforços? Qual a vantagem de se fazer o mastro inclinado para dentro?
Cabo de retenção e o mastro ficam sujeitos somente a esforços de tração e compressão respectivamente, quanto maior a distancia do apoio do cabo de retenção e do mastro menor o esforço atuante sobre eles. A vantagem de se fazer um mastro inclinado para dentro é que diminui tambem os esforços tanto no mastro como nos cabos.
16)Quais os esforços que surgem na estrutura de ancoragem de um cabo em contraforte rígido? Qual a vantagem de fazer o contraforte inclinado para dentro? Qual a vantagem de se usar para ancoragem uma estrutura aporticada com dois pilares e vigas rigidamente ligados entre si? 
Quando se faz um contraforte rigido aparece um esforço de flexão muito grande na base do contraforte. A vantagem de se fazer ele inclinado para dentro é que a flexão é minimizada devido a flexão causada pelo componente vertical que aparece. A vantagem de usar uma estrutura aporticada é que diminui consideravellmente os esforços causados pela flexão.
17)Quais os esforços que surgem na estrutura de ancoragem de um cabo com contraforte escorado? Flexão e esforço normal
18)Como funciona a ancoragem dos apoios de um arco atirantado sobre pilares? Existem situações em que não se pode garantir a eficiência do tirante? Que situações são estas? Como proceder nesse caso para garantir a ancoragem dos apoios? 
O tirante equilibra os esforços horizontais do arco e os pilares absorvem os esforços erticais. Sim, quando este tirante é solicitado a esforços de compressão. Resolve-se isto, trocando o tirante por uma escora.
19)O que acontece com um arco, sem tirante, apoiado sobre pilares muito flexíveis? Que tipo de esforços internos surgirão no arco com a deformação dos pilares? 
Ocorre deformação nos pilares, sendo flexionado para fora e o arco ‘’abre’, devido as componentes horizontais, surgindo trocando o tirante por uma escora.
20)Quais os sistemas utilizados para estabilização de estruturas de cabos com aumento do peso próprio da estrutura? 
Estrutura com pilar central(estaiada), cobertura suspensa por cabos, cobertura apoiada em cabos por intermedio de escoras.
21)Como funcionam os sistemas de estabilização de estruturas de cabos com cabos de curvaturas opostas? Explique as funções dos cabos de suspensão e estabilização. 
Montar os cabos de forma que fiquem com curvaturas opostas, podendo absorver os dois esforços que podem ocorrer de cima para baixo e baixo pra cima. Cabo de estabilização transfere a força ao cabo de suspensão, que tem função de ancorar os outros cabos, e estes redirecionam as forças para seus destinos finais.
22)Quais as formas de se dispor os cabos de estabilização e suspensão quando os dois são paralelos? Comente sobre os planos de colocação e também sobre o posicionamento relativo de cada um deles. Os dois podem estar: no mesmo plano; planos diferentes ou em círculo.
Posicionamento relativo entre os cabos de suspensão e estabilização: a) cabo de estabilização acima do cabo de suspensão; b) cabo de estabilização abaixo do cabo de suspensão; 
c) posicionamento misto23)Como se formam as malhas de cabos pretensionados com cabos transversais entre si? Como se denomina a superfície gerada nesta situação? 
Colocam-se os cabos ortogonais entre si. O cabo de estabilização resiste à sucção do vento, podem ser protendido conferindo rigidez ao cabo de suspensão. São denominados parabolóides hiperbólicos. 
24)Quais são os sistemas de ancoragem utilizados em estruturas de arcos? 
a) Com tirante. b)Arco de fundação: com tirante enterrado, com esforços horizontais diretamente para a fundação; c) Arcos Múltiplos :só ancora os de extremidade; d) Contrafortes rígidos a flexão: com inércia variável, aumenta a flexão com a altura e com a diminuição da flecha. 
25)Faça uma análise comparativa entre o arco e o cabo comparando aspectos de estabilidade, tensões internas, peso estrutural e influência da flecha nos esforços. 
Mesmas características funcionais, mas de forma inversa. Deformação (no cabo a def. é sempre no sentido do carregamento, por isso se adapta ao novo carregamento mudando a forma), no arco essa deformação deveria ser no sentido contrário (por isso o arco deveria ser projetado coincidindo com a linha de pressão do carregamento, ou seguindo seu funicular, sob pena de ter despertado mecanismos de flexão).
26)Faça um croqui em planta e corte e comente o esquema estrutural utilizado no projeto do Pavilhão de Exposições de Córdoba.
O esquema estrutural utilizado no Pavilhão de Exposições de Córdoba foi o sistema de estabilização pelo peso com cobertura suspensa por cabos. 
27)Explique como são conformados os cabos utilizados em estruturas estaiadas ou suspensas. 
os cabos e cordoalhas utilizadas em estruturas estaiadas ou suspensas são conformados entrelaçando varios cabos em torno de um cabo central que formarão um cabo mais resistente, com este cabo poderá ser feita a combinação com varios destes cabos, formando um cabo com resistencia adequada de projeto que sera unido com auxlio de um soquete e solda que une estes cabos.
28)Explique como os cabos utilizados em estruturas estaiadas ou suspensas são ligados à estrutura principal. Quais dispositivos são utilizados e quais as funções desses dispositivos? 
Os cabos são passados por uma protetora e levados até a torre por um equipamento motorizado, onde lá são presos por ganhcos, esticadores, ou presilhas dependendo do tipo da obra, estes dispositivos tem a função de garantir a união do cabo ao mastro.
29)Como funcionam as estruturas de cabos de curvaturas opostas no mesmo plano, conhecidas como sistema Jawerth? Como é garantida a estabilidade do sistema para cargas no sentido da gravidade e para cargas ascendentes?
O sistema Jawerth funciona com o uso dos cabos de suspensão e de estabilização (que é de curvatura inversa que o de suspensão) no mesmo plano, fazendo com que a estrutura fique estável e tracionada, pois a estrutura absorve esforços em qualquer direção. A estabilidade do sistema se dá através da protensão.
30)Quais as principais características geométricas das tensoestruturas em membrana?
Normalmente, quase todas as tensoestruturas possuem formas mistas, derivadas de uma ou mais concepções estruturais típicas, são elas: Parabolóides hiperbólicos (Hypar), Tendas cônicas ou multicônicas (“umbrellas” – guarda-chuvas), suportadas por arcos (internos ou externos), onduladas ou plissadas e Tensegrity (tração integral, coberturas cujos mastros são flutuantes e cada extremidade inferior ou superior é ligada aos pontos fixos por um cabo).
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PROGRAMAÇÃO PRIMEIRO SEMESTRE 1998 - pg. � PAGE �1�