Introdução às Estruturas

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01 – INTRODUÇÃO/HISTÓRICO
01.01 Estruturas
Conceituação de estrutura
 È o conjunto de elementos constituídos de materiais 
com características de resistência apropriadas que, 
quando arranjados de maneira adequada, viabilizam 
a existência do organismo, da edificação, da 
máquina, etc.
 Sem a estrutura a forma material não pode ser 
preservada e, sem a preservação da forma, o 
organismo, a edificação, a máquina, etc, não podem 
cumprir com as suas finalidades.
 Sem estrutura material não há, portanto, ser animado 
ou inanimado.
 Uma edificação pode existir sem pintura e sem 
aquecimento, porém não pode existir sem estrutura.
Estrutura
• Conjuntos de elementos 
resistentes em uma edificação.
• Destinados a manter a forma, e 
a estabilidade.
• Expressa o domínio do homem 
sobre as forças da natureza, 
dirigindo-as para pontos 
escolhidos.
• Sempre despertou fascínio no 
homem.
Por quê as coisas não caem?
As estruturas na nossa vida
 
As estruturas dos objetos
Estruturas naturais
Estruturas primitivas
Pontes
 
01.02
Importância relativa das 
estruturas
• Custos médios para um edifício residencial:
– Fundações: R$ 100,00/m2
– Estrutura: R$ 300,00/m2
– Vedações: R$ 50,00/m2
– Instalações Elétricas: R$ 50,00/m2
– Instalações Hidráulicas: R$ 50,00/m2
– Acabamentos: R$ 200,00/m2
– Portas e esquadrias: R$ 50,00/m2
– Elevadores: R$ 100,00/m2
– Serviços extras: R$ 100,00/m2
– Total: R$ 1.000,00/m2
01.03 
Necessidade da estrutura
• Sem estrutura não existe edificação.
• A necessidade de estrutura tem sua causa 
no conflito de direções.
– Um ou vários conflitos de direções.
• Peso: força desencadeada pela massa da 
terra.
• Direção do movimento do homem é
predominantemente horizontal.
• Ação de ventos.
01.04 - Projeto Estrutural
• “O projeto estrutural soluciona esses conflitos 
direcionais fazendo as forças mudarem sua 
direção, de modo que o espaço para o 
movimento humano permaneça amplamente 
desobstruído.”
• A medida da qualidade da estrutura está na 
forma como se realiza essa reorientação.
• “O projeto estrutural não é, pois, apenas um 
método de fazer as forças mudarem de 
direção, mas também uma arte.”
• “O projeto estrutural é estratégia, é o 
planejamento intelectual de um sistema 
dinâmico de como lutar com uma 
multiplicidade de forças.”
• Projetista de estrutura...comandante de 
campo que tem de enfrentar as diversas 
forças inimigas e maquinar um plano 
estratégico para controlá-las.
– Distinção entre o planejador medíocre e genial.
• O destino de todas as forças reorientadas é o 
solo, onde não há conflito de direções, uma 
vez que aí não há espaço para movimento.
01.05 Ciclo do projeto estrutural
I. Definição do sistema estrutural
Pré-dimensionamento
II. Avaliação de cargas
III. Análise estrutural
IV. Dimensionamento
V. Detalhamento
VI. Geração de desenhos e 
relatórios
Custos
VII. Orçamento
Tempo de projeto
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
I II III IV V VI
1950
2000
Custos de projeto
• O tempo total de projeto não tem diminuído!
• Quanto mais tempo se investe em projeto, 
menos imprevistos são resolvidos na obra.
• O custo dos imprevistos!
• Maior nível de detalhamento nos projetos 
atuais.
• Custo em função do valor do 
empreendimento:
– 3 a 10% do valor da obra.
– 3 a 10% do valor da estrutura.
Definição do sistema estrutural
• Organização estrutural
– Tipo de sistema estrutural a ser utilizado
• Sistema de forma ativa
• Sistema de vetor ativo
• Sistema de massa ativa
– Materiais a serem empregados
• Concreto, Aço, Madeira
• Estratégia para condução de forças
– Posicionamento dos elementos estruturais
Quesitos para definição do 
Sistema Estrutural
• Adequação arquitetônica. Estética.
• Adequação ao uso.
• Aspectos econômicos.
– Depende da ocasião.
• Facilidade de execução. 
– Depende da cultura local, da mão de obra e 
equipamentos disponíveis, da ocasião.
– Importância da redução da mão de obra 
empregada. Mesmo com custos, aparentemente, 
mais altos.
Quesitos para definição do 
Sistema Estrutural
• Sustentabilidade:
– Uso de matérias prima cuja obtenção gere pouco 
impacto ambiental.
• Aço X Concreto X Madeira.
– Redução na geração de resíduos.
– Redução de custos de manutenção.
– Reciclabilidade.
• Demolição X Reaproveitamento.
Escolha do sistema estrutural
• A finalidade principal de uma estrutura é
conduzir forças.
• Mas isso deve ser feito com:
– Arte
– Inteligência
– Racionalidade
Pré-dimensionamento dos 
elementos estruturais
• Dimensões iniciais dos elementos para dar 
início aos primeiros desenhos de arquitetura.
• Feito a partir da experiência dos projetistas.
Determinação do 
carregamento na estrutura
• Cargas devidas ao peso próprio.
• Sobrecargas de utilização.
– Adequadas ao uso da edificação
• Cargas permanentes de alvenarias, 
revestimentos, etc.
• Ações de vento. Tráfego de veículos e 
pedestres.
Levantamento de cargas
•70% das cargas de uma 
edificação são aplicadas nas lajes!
Carregamentos em lajes
• Peso próprio
• Revestimentos
– Superior:
• Regularização
• Impermeabilização
• Piso
– Inferior:
• Revestimento
• Forro
• Paredes
• Sobrecargas de utilização
– Adequada à finalidade
Análise estrutural
• Determinação de esforços e deslocamentos
• Uso de modelos:
– Modelos físicos
– Modelos matemáticos
– Modelos computacionais
Dimensionamento e 
detalhamento
• Determinação das seções
– Verificação de estados limites últimos
• Ruptura do concreto
• Escoamento do aço
– Verificação de estados limites de utilização
• Deformações excessivas
• Vibrações
• Fissuração
• Atendimento às normas
– Concreto Estrutural: NBR 6118
– Aço: NBR 8800
Programas computacionais
• Até os anos 80:
– Análise estrutural e dimensionamento em 
programas separados
• Anos 90:
– Programas para projeto estrutural
• Análise e dimensionamento integrados
• Desenhos
01.06 - Edifícios para salas de 
aula do CTU
• Duas estratégias diferentes:
– Solução A: 
– Solução B:
• Solução A – Edifício mais antigo
– Lajes maciças apóiam-se em vigas transversais 
ao edifício que formam pórticos com os pilares.
• Solução B – Edifício mais novo
– Lajes nervuradas, preenchidas com EPS, apóiam-
se em vigas longitudinais ao edifício que liberam 
todo o pé-direito interno.
Bloco antigo
Bloco mais novo
Estratégias distintas
• Bloco antigo:
– Cargas fluem das lajes para as vigas transversais
– Lajes com 3,80 m de vão livre.
– Lajes maciças com 10 cm de espessura.
• Bloco novo:
– Cargas fluem da lajes diretamente para as vigas 
laterais.
– Lajes com 9,60 m de vão livre.
– Lajes nervuradas com 35 cm de espessura.
Laje maciça X nervurada
• Laje maciça de 10 cm:
– Peso próprio: 2,50 KN/m2.
– Sobrecargas: 4,00 KN/m2.
– Total: 6,50 KN/m2.
• Laje maciça de 35 cm:
– Peso próprio: 8,75 KN/m2.
– Sobrecargas: 4,00 KN/m2.
– Total: 12,75 KN/m2.
Inviável!
01.07- Edifício do Museu de 
Arte de São Paulo
• Projeto arquitetônico: Lina Bo Bardi.
• Projeto estrutural: José Carlos Figueiredo Ferraz.
• Concluído em 1968. - Dados:
– Vão livre de 70 metros. Pilares de 4,00 X 2,50 metros. 
– Viga superior de 2,50 X 3,50 metros.
– Laje nervurada inferior tipo caixão perdido com altura total 
de 50 cm, suspensa por tirantes na viga do nível superior.
– Transversalmente às vigas do pórtico, as nervuras da laje 
possuem dois balanços de 5,00 metros e um vão central de 
20,00 metros.
– As vigas do pórtico, no nível do segundo piso, possuem a 
mesma seção da viga da cobertura, porém menos 
protensão e armadura.
Todas as vigas são de seção caixão 
com paredes laterais de 25 cm de espessura. 
Imagens da execução da obra
PGR – Brasília
Duas estratégias diferentes
PGR – Brasília
Duas estratégias diferentes
Casa do Comércio - Bahia
Casa do Comércio - Bahia
Aeroporto de Stutgart
Os infortúnios
Os infortúnios