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Cálculo Estrutural
Universidade Federal de ItajubáInstituto de Recursos Naturais
EHD 804 – MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO
Profa. Nívea Pons
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� O Cálculo Estrutural almeja o melhor uso dos materiais disponíveis e o menor custo para construção e manutenção da estrutura.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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
CÁLCULO ESTRUTURAL
� CONCRETO
Alta resistência à compressão
Quase não resiste à tração
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Exemplo de uma viga bi-apoiada:Efeito do momento fletor na viga flexionada.
CÁLCULO ESTRUTURAL
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.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� CONCRETO ARMADO
Necessidade de colocação do aço para combater a tração.
• Barras de aço no lado das fibras distendidas.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� CONCRETO ARMADOAço e concreto deverão trabalhar solidarizados
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� CONCRETO ARMADO� Viabilidade
� Aderência entre os materiais:Assegura a mesma deformação
específica entre o aço e o concreto que o envolve.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� CONCRETO ARMADO� Viabilidade
� Proteção do aço contra oxidaçãoO 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.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Identificação dos Elementos EstruturaisElemento 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
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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 transversale esta, muito menor
que o comprimento (l).
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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 transversale estas, bem menores
que o comprimento (l).- vigas, pilares, tirantes.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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 mesmaordem de grandeza e muito
maiores que a espessura (h)
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Identificação dos Elementos Estruturais� Arranjo estrutural (Vlassov,1962)
� Elementos tridimensionais
-Têm as 3 dimensões da mesma ordem de grandeza-Ex: sapatas de fundações
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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
• Forma estrutural de um pavimento-tipo de edifício
• 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.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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)
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Ações atuantes- Pesos próprios dos elementos da construção
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Ações atuantes:-Ações variáveis
normais
CÁLCULO ESTRUTURAL
� VigasNormalmente estão submetidas a ações
uniformemente distribuídasEm 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)
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Vigas
CÁLCULO ESTRUTURAL
� PilaresSubmetidos a esforços de flexo-compressão-
momento fletor e força normalDevido a ação horizontal têm solicitação de
força cortante
CÁLCULO ESTRUTURAL
� LajesPlacas de concreto armado, normalmente
horizontaisNas 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
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Lajes-Maciças (espessura constante)
-Nervuradas (espessura descontínua)-Moldadas no local
-Pré-fabricadas -Parcialmente pré-fabricadas
• Perspectiva de parte de um edifício.
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Lajes Pré-fabricadas: constituídas por painéis de pequena espessura (30mm),
largura de 330mm e comprimento
em funçãodo menorvão da laje
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Lajes Pré-fabricadas:
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Lajes Pré-fabricadas:
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Lajes:
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Lajes:
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Lajes:
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Lajes:
CÁLCULO ESTRUTURAL
� Lajes:
� Subsistemas verticais
CÁLCULO ESTRUTURAL
� 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.
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