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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
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