Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
TEORIA DAS ESTRUTURAS I CCE 0370 PROF. HILIS LEONARDO BARROS ESTRUTURA DO CONTEUDO 1_Introdução à análise estrutural >Conceituar graus de liberdade >Conceituar apoios e reações e apoio >Conceituar carregamentos distribuídos >Conceituar esforços em estruturas reticuladas >Rotuladas internas >Grau hiperestático em estruturas abertas 2_Vigas isostáticas >Esforços em vigas >Cálculo de momentos e cortantes em vigas >Traçar e detalhar diagramas de esforços em vigas isostáticas submetidas a carregamentos combinados 3_ Vigas Gerber 4_Pórticos isostáticos planos 5_ Estruturas Isostáticas Tridimensionais 6_Estudos das cargas móveis Bibliografia Básica ALMEIDA, M. C. F. Estruturas Isostáticas. 1. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2009. MARTHA, L. F. C. R. Análise de estruturas: conceitos e métodos básicos (Biblioteca Virtual Elsevier). Rio de Janeiro: Elsevier, 2010. Bibliografia Complementar SORIANO, H. L. Estática das Estruturas. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2007. MOMENTO FLETOR ESFORÇOS EM ISOSTÁTICAS VIGAS TORÇÃO SOLICITAÇÕES EM ELEMENTOS ESTRUTURAIS AÇÕES EXTERNAS – CARGAS Quanto à sua ocorrência em relação ao tempo, as cargas podem ser classificadas em permanentes e acidentais. As cargas permanentes atuam constantemente na estrutura ao longo do tempo e são devidas ao seu peso próprio e aos revestimentos e materiais de enchimento que a estrutura suporta. Tratam-se de cargas com posição e valor conhecido e invariáveis. As cargas acidentais são aquelas que podem ou não ocorrer na estrutura e são provocadas por ventos, empuxos de terra ou água, impactos laterais, forças centrífugas, frenagem ou aceleração de veículos, sobrecargas (cargas de utilização) em edifícios, peso de materiais que irão preencher a estrutura, no caso de reservatórios d’água, silos, efeitos de terremoto, peso de neve acumulada em regiões frias e cargas móveis, que são devidas a veículos que percorram a estrutura. VINCULOS Os vínculos ou apoios são classificados em função do número de movimentos impedidos. Vínculos de 1o gênero ou apoio simples são aqueles que impedem deslocamento somente em uma direção, produzindo reações equivalentes a uma força com linha de ação conhecida. Apenas uma reação será a incógnita. Vínculos de 2o gênero ou articulação plana são aqueles que restringem a translação de um corpo livre em todas as direções, mas não podem restringir a rotação em torno da conexão, portanto a reação produzida equivale a uma força com direção desconhecida, envolvendo duas incógnitas, x e y da reação. Vínculos de 3o gênero, engaste ou apoio fixo impedem qualquer movimento de corpo livre, imobilizando-o completamente. As reações causadas por esse tipo de vínculo causam reações equivalentes a uma força e a um momento binário. 1 Tipos de Vínculos Vínculos são elementos que impedem o deslocamento de pontos das peças, introduzindo esforços nesses pontos correspondentes aos deslocamentos impedidos. Os deslocamentos podem ser de translação ou de rotação. _Vínculos no plano 1 Tipos de Vínculos _Vínculos no plano 1 Tipos de Vínculos _Vínculos no plano 1 Tipos de Vínculos _Vínculos no plano 1 Tipos de Vínculos _Vínculos no plano 1 Tipos de Vínculos _Vínculos no plano 1 Tipos de Vínculos _Vínculos no plano 1.2 Estaticidade e Estabilidade No espaço, uma estrutura espacial possui seis graus de liberdade: três translações e três rotações segundo três eixos ortogonais. As equações universais da Estática que regem o equilíbrio de um sistema de forças no espaço são: 1.2 Estaticidade e Estabilidade a) A estrutura é restringida e o número de incógnitas é igual ao número de equações de equilíbrio: ISOSTÁTICA. b) A estrutura é restringida e o número de incógnitas é maior que o número de equações de equilíbrio: HIPERESTÁTICA. 1.2 Estaticidade e Estabilidade c) A estrutura não é restringida ou o número de incógnitas é menor que o número de equações de equilíbrio: HIPOSTÁTICA. Uma estrutura está restringida quando possui vínculos para restringir todos os movimentos possíveis da estrutura (translação e rotação) como um corpo rígido. 1.2 Estaticidade e Estabilidade Uma forma de calcular o grau de hiperestaticidade, a fim de descobrir se a estrutura é restringida, é: gh = C1 + 2 . C2 + 3 . C3 – 3 . m C1 = número de vínculos de 1ª classe; C2 = número de vínculos de 2ª classe; C3 = número de vínculos de 3ª classe; m = número de hastes presentes na estrutura. Outra maneira de calcular é utilizando o critério apresentado por Sussekind: gh = ge + gi, Sendo gh = grau de estaticidade ou hiperestaticidade; ge = grau de hiperestaticidade externa; gi = grau de hiperestaticidade interna. 1.2 Estaticidade e Estabilidade 1.2 Estaticidade e Estabilidade 1.2 Estaticidade e Estabilidade 1.2 Estaticidade e Estabilidade 1.2 Estaticidade e Estabilidade 1.2 Estaticidade e Estabilidade – ex01 1.2 Estaticidade e Estabilidade – ex02 gh=3 Gh=1+2.(1)+3.(1+4)-3.(5)=3 1.2 Estaticidade e Estabilidade – ex03 gh=1 Gh=0+2.(1+1)+3.(0+2)-3.(3)=1 1.2 Estaticidade e Estabilidade – ex04 1.2 Estaticidade e Estabilidade – ex05 gh=7 Ge=1+2.(2)+3.(1)-3=5 Gi=3.(3)-2-5=2 1.2 Estaticidade e Estabilidade 1.2 Estaticidade e Estabilidade CARGA CONCENTRADA CARGA DISTRIBUÍDA CARGA VARIÁVEL VIGA SIMPLESMENTE APOIADA VIGA BI-ENGASTADA VIGA EM BALANÇO VIGA ENGASTADA - APOIADA VIGA COM BALANÇO NAS EXTREMIDADES CÁLCULO DAS REAÇOES DE APOIO – CARGA CONCENTRADA CÁLCULO DAS REAÇOES DE APOIO – CARGA DISTRIBUIDA CÁLCULO DAS REAÇOES DE APOIO – CARGA DISTRIBUIDA 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura _vig as _01 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura _vig as _01 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura _vig as _01 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura _vigas _ carga concentrada e diagrama de esforço cortante 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura _vig as _ carga distribuida – diagrama esforço cortante 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura _vig as _ carga e diagrama de momento fletor 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura _vig as _ diagrama de momento fletor 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura _vig as _ diagrama de momento fletor 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura _vig as _ diagrama de momento fletor 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura Aporticada _01 • Estrutura Aporticada ‘ 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura Aporticada 02 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura Aporticada 03 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura Aporticada - Pórtico Triarticulado Isostático 04 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura atirantada 05 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura em barras articuladas 06 1.3 Reações de apoio em estruturas planas 1.3.1 Estrutura em barras articuladas 07 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.1 VIGAS SIMPLES - EX01 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.1 VIGAS SIMPLES - EX01 1.4MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.1 VIGAS SIMPLES - EX02 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.1 VIGAS SIMPLES - EX02 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.1 VIGAS SIMPLES - EX03 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.1 VIGAS SIMPLES - EX03 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.1 VIGAS SIMPLES - EX04 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.1 VIGAS SIMPLES - EX04 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS REAÇÕES DE APOIO NO ESPAÇO 6 Equações de Equilíbrio ΣFX = 0; ΣFY = 0; ΣFZ = 0; ΣMX = 0; ΣMY = 0; ΣMZ = 0 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS REAÇÕES DE APOIO NO ESPAÇO – EX 01 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS REAÇÕES DE APOIO NO ESPAÇO – EX 01 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento Horizontal 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS - Esforços Internos Para fins de momento fletor a viga se comporta como se fosse horizontal 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Diagramas de esforços 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Diagramas de esforços 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento Vertical – Esforços Externos 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento Vertical – Esforços Internos 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento Vertical – Esforços Internos 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento Vertical – Esforços Internos 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento Inclinado – Esforços Internos 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento Inclinado – Esforços Internos 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento Inclinado – Esforços Internos 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento horizontal – EX01 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento horizontal – EX01 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento inclinado – EX02 1.4 MÉTODOS DIRETOS PARA DIAGRAMAS DE ESFORÇOS 1.4.2 VIGAS INCLINADAS – Carregamento inclinado – EX02 2 VIGAS GERBER • Aplicações principais – Pontes; • Surgiram por motivos de ordem estrutural e de ordem construtiva; • Vigas Gerber Isostáticas serão decompostas nas diversas vigas isostáticas que as constituem: - Vigas com estabilidade própria; - Vigas que se apoiam sobre as demais; Os algarismos romanos I, II, III e IV indicam a ordem de resolução, para obtenção das reações de apoio. • Começa-se a resolver as vigas sem estabilidade própria; • Os diagramas podem ser traçados separadamente, juntando-os em seguida; • As rótulas transmitem forças verticais e horizontais, mas não transmitem momento; • Basta que um dos apoios resista a forças horizontais na viga Gerber. Apenas as cargas verticais provocam esforço cortante e momento fletor nas vigas, portanto, na decomposição não é necessário distinguir apoios do 1o ou 2o gênero. 2 VIGAS GERBER - Decomposição 2 VIGAS GERBER - Decomposição 2 VIGAS GERBER Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 2 VIGAS GERBER Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 2 VIGAS GERBER Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 2 VIGAS GERBER Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 2 VIGAS GERBER Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 02 2 VIGAS GERBER Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 02 2 VIGAS GERBER Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 02 2 VIGAS GERBER Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 02 3 ESRUTURAS APORTICADAS Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 3 ESRUTURAS APORTICADAS Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 3 ESRUTURAS APORTICADAS Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 3 ESRUTURAS APORTICADAS Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 3 ESRUTURAS APORTICADAS Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 3 ESRUTURAS APORTICADAS Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 3 ESRUTURAS APORTICADAS Esforços Internos – Diagramas – Exemplo 01 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 02 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 02 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 02 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 03 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 03 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 03 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 03 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 03 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 04 – E. I. 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 04 – E . I. 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 04 – E . I. 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 04 – E . I. 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 04 – E . I. 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 04 – E . I. 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO SIMPLES – Diagramas – Exemplo 04 – E . I. 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO ARTICULADO – Diagramas – Exemplo 05 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO ARTICULADO – Diagramas – Exemplo 05 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO ARTICULADO – Diagramas – Exemplo 05 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO ARTICULADO – Diagramas – Exemplo 05 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO ARTICULADO – Diagramas – Exemplo 05 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO COMPOSTO – Diagramas – Exemplo 06 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO COMPOSTO – Diagramas – Exemplo 06 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO COMPOSTO – Diagramas – Exemplo 06 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO COMPOSTO – Diagramas – Exemplo 06 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO COMPOSTO – Diagramas – Exemplo 06 3 ESRUTURAS APORTICADAS PORTICO COMPOSTO – Diagramas – Exemplo 06 4 GRELHAS Grelha é uma estrutura reticulada plana submetida a carregamentos perpendiculares ao seu plano. Na construção civil, este tipo de sistema estrutural é composto por um sistema de vigas, perpendiculares ou não entre si, que se interceptam, estando interligadas nos pontos de interseção . 4 GRELHAS A vantagem deste sistema de vigas interligadas está no funcionamento conjunto de todos elementos resistentes para qualquer posição de carregamento. 4 GRELHAS Se a grelha está situada no plano xy e o carregamento possui a direçãoz, as equações de equilíbrio da estática são: Σ Fz = 0 , Σ Mx = 0 , Σ My = 0 4 GRELHAS Uma grelha será isostática quando estiver restrigida e houver apenas 3 incógnitas a determinar. Caso a grelha seja triapoiada, os três apoios não devem estar situados sobre uma mesma reta. Se isso ocorrer, a grelha não está restringida e é hipostática. 4 GRELHAS EX 01 _Obter os diagramas solicitantes para a grelha da figura. 4 GRELHAS EX 01 _Obter os diagramas solicitantes para a grelha da figura. 4 GRELHAS EX 01 _Obter os diagramas solicitantes para a grelha da figura. 4 GRELHAS EX 01 _Obter os diagramas solicitantes para a grelha da figura. 4 GRELHAS EX 01 _Obter os diagramas solicitantes para a grelha da figura. 4 GRELHAS EX 01 _Obter os diagramas solicitantes para a grelha da figura. 5 LNHA DE INFLUÊNCIA Linha de um efeito elástico E em uma dada seção S é a representação gráfica do valor deste efeito em S produzido por uma carga concentrada unitária (de cima para baixo) que percorre a estrutura. Gráfico E x z para P(z) = 1 . • Efeito elástico pode ser esforço (axial, cortante, momento fletor ou torsor), reação de apoio ou deformação. 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5.1 VIGA BIAPOIADA 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5.1 VIGA BIAPOIADA 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5.1 VIGA BIAPOIADA 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 4.1 VIGA BIAPOIADA 4 LNHA DE INFLUÊNCIA 4.1 VIGA BIAPOIADA COM BALANÇO 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5.1 VIGA BIAPOIADA COM BALANÇO 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5.1 VIGA BIAPOIADA COM BALANÇO 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5.1 VIGA BIAPOIADA – EX 01 Obter a envoltória (esforços máximos e mínimos) de momentos fletores para a viga abaixo, indicando os esforços nas seções indicadas: (1), (2) e (1´): Dados: a) carga permanente 2tf/m b) carga móvel 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5.1 VIGA BIAPOIADA – EX 01 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5.1 VIGA BIAPOIADA – EX 01 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5.1 VIGA BIAPOIADA – EX 01 5 LNHA DE INFLUÊNCIA 5.1 VIGA BIAPOIADA – EX 01
Compartilhar