Universidade Federal de Itajubá Instituto de Recursos Naturais. Cálculo Estrutural EHD 804 MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO. Profa. - PDF
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Ayrton da Conceição Amaro
1 Universidade Federal de Itajubá Instituto de Recursos Naturais Cálculo Estrutural EHD 804 MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO Profa. Nívea Pons
2 Objetivo: Projeto e dimensionamento de estruturas estáticas ou dinâmicas de uma obra, para permitir que a mesma atenda à sua função de estabilidade da construção, sem entrar em colapso e sem deformar ou vibrar excessivamente.
3 Aplicação da mecânica dos sólidos e da resistência dos materiais ao projeto de edifícios, pontes, muros de contenção, barragens, túneis, plataformas de petróleo, navios, aviões, automóveis e outras estruturas.
4 O Cálculo Estrutural almeja o melhor uso dos materiais disponíveis e o menor custo para construção e manutenção da estrutura.
5 Toda edificação é calculada por profissional qualificado na engenharia construtiva Auxílio de ferramentas da informática (softwares) de cálculo estrutural (otimização de materiais e mão de obra) Normas de segurança regidas pela ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
6 Principais etapas do projeto estrutural: criação do esquema estrutural e estudo de seu equilíbrio definição das cargas e forças que atuam na estrutura cálculo dos esforços e deformações dimensionamento das peças estruturais detalhamento do projeto para execução
7 CONCRETO Alta resistência à compressão Quase não resiste à tração
8 Exemplo de uma viga bi-apoiada: Efeito do momento fletor na viga flexionada.
9 Para a solicitação de momento fletor o concreto romperia na face tracionada e cada vez mais o braço de alavanca entre D e T diminuiria e estes esforços aumentariam e assim por diante a peça romperia.
10 CONCRETO ARMADO Necessidade de colocação do aço para combater a tração. Barras de aço no lado das fibras distendidas.
11 CONCRETO ARMADO Aço e concreto deverão trabalhar solidarizados
12 CONCRETO ARMADO Viabilidade A aderência entre o aço e o concreto é que permite transmitir os esforços de um material para o outro. Ao ser solicitado à tração o concreto se deforma, fissura, mas leva consigo o aço, tracionando-o e fazendo a peça trabalhar em conjunto.
13 CONCRETO ARMADO Viabilidade Aderência entre os materiais: Assegura a mesma deformação específica entre o aço e o concreto que o envolve.
14 CONCRETO ARMADO Viabilidade Coeficientes de dilatação térmica : Concreto e aço possuem coeficientes de dilatação térmica praticamente iguais, por isto trabalham em conjunto no caso de pequenas variações de temperatura.
15 CONCRETO ARMADO Viabilidade Proteção do aço contra oxidação O concreto protege duplamente o aço contra a oxidação: proteção física havendo um adequado recobrimento de concreto, os agentes externos não atacam o aço. Quanto mais agressivo o meio externo, maior deverá ser a espessura do recobrimento de concreto. proteção química durante a pega (secagem) do concreto há a formação de um meio alcalino (cal) que cria uma camada protetora em torno das barras de aço.
16 Identificação dos Elementos Estruturais * Edifícios usuais de concreto armado lajes vigas pilares união dos elementos (escadas: lajes e vigas) pilares junto ao nível do terreno, apoiados em sapatas diretas ou blocos sobre estacas
17 Identificação dos Elementos Estruturais Elemento estrutural - deve ter função compatível com os esforços solicitantes - segurança deve ser garantida com relação aos Estados Limites Últimos e de Serviço - arranjo dos elementos estruturais compatível com o projeto arquitetônico
18 Identificação dos Elementos Estruturais Arranjo estrutural (Vlassov,1962) Critério geométrico: faz-se a comparação da ordem de grandeza das três dimensões características dos elementos estruturais.
19 Identificação dos Elementos Estruturais Arranjo estrutural (Vlassov,1962) Elementos lineares de seção delgada -Elementos de barras -Têm espessura (b) muito menor que a altura (h) da seção transversal e esta, muito menor que o comprimento (l).
20 Identificação dos Elementos Estruturais Arranjo estrutural (Vlassov,1962) Elementos lineares de seção não delgada -Têm espessura (b) de mesma ordem de grandeza da altura (h) da seção transversal e estas, bem menores que o comprimento (l). - vigas, pilares, tirantes.
21 Identificação dos Elementos Estruturais Arranjo estrutural (Vlassov,1962) Elementos bidimensionais -Elementos estruturais de superfície (lajes dos pavimentos, lajes das escadas, paredes dos reservatórios, paredes de arrimo -Têm as suas dimensões em planta da mesma ordem de grandeza e muito maiores que a espessura (h)
22 Identificação dos Elementos Estruturais Arranjo estrutural (Vlassov,1962) Elementos tridimensionais -Têm as 3 dimensões da mesma ordem de grandeza -Ex: sapatas de fundações
23 No modelo estrutural mecânico idealizado para o sistema estrutural real: Vigas servem de apoio para as lajes, absorvendo as ações a elas transmitidas Vigas distribuem as ações para os pilares
24 No modelo estrutural mecânico idealizado para o sistema estrutural real: Pórticos verticais, pilares e vigas, além de absorverem a ação do vento, contribuem para a estabilidade global
25 Forma estrutural de um pavimento-tipo de edifício
26 Corte transversal dos pavimentos de um edifício: Pode-se visualizar os elementos lineares, vigas e pilares necessários para transferir as ações atuantes nas lajes dos pavimentos.
27 Ações atuantes: -Pesos próprios dos elementos da construção -Pesos dos materiais de acabamento e de todos os equipamentos fixos -Ações variáveis normais, relativas a utilização da edificação: pessoas, móveis, veículos, etc -Forças atuantes pela ação do vento (absorvidas pelos pórticos verticais)
28 Ações atuantes - Pesos próprios dos elementos da construção
31 Ações atuantes: -Ações variáveis normais
32 Vigas Normalmente estão submetidas a ações uniformemente distribuídas Em casos que o projeto exija, podem receber ação concentrada devido a necessidade de se apoiar viga em viga (esforços de flexão momento fletor e força cortante)
34 Pilares Submetidos a esforços de flexo-compressãomomento fletor e força normal Devido a ação horizontal têm solicitação de força cortante
35 Lajes Placas de concreto armado, normalmente horizontais Nas estruturas de edifícios: - são responsáveis por receber as ações verticais, permanentes ou acidentais - representam, no consumo total, um consumo de concreto da rodem de 50% do volume total
36 Lajes -Maciças (espessura constante) -Nervuradas (espessura descontínua) -Moldadas no local -Pré-fabricadas -Parcialmente pré-fabricadas
37 Perspectiva de parte de um edifício.
38 Lajes Pré-fabricadas: constituídas por painéis de pequena espessura (30mm), largura de 330mm e comprimento em função do menor vão da laje
39 Lajes Pré-fabricadas:
40 Lajes Pré-fabricadas:
41 Lajes:
42 Lajes:
43 Lajes:
44 Lajes:
45 Lajes:
46 Subsistemas verticais
47 Custo da estrutura em concreto armado moldado no local -Edifícios convencionais: 20 a 25% do custo total -Custos envolvidos: materiais de construção, barras e fios de aço, materiais de formas, andaimes, mão-de-obra, lançamento, adensamento, cura e desforma.