Conceitos de Sistemas Estruturais 01

8/19/2019 Conceitos de Sistemas Estruturais 01

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DEFINIÇÃO DEESTRUTURA:

Os materiais utilizados nas construções devem resistir as ações queatuam sobre eles, como a gravidade, vento, variação de temperatura,chuva, etc. garantindo que o espaço que se construiu mantenha-seíntegro por um período de tempo relativamente longo sem que haja anecessidade de sucessivas manutenções ao longo deste tempo.

É ao corpo ou o conjunto de corpos criados a partir desses materiais,que satisfaçam a necessidade de resistir a esses fatores, que se de-

nomina ESTRUTURA .


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De outra forma, temos que ESTRUTURA é o nome dado a um sistema

destinado a proporcionar o equilíbrio de um conjunto de forças .

Toda estrutura deve satisfazer aos seguintes requisitos:

Imobilidade de suas várias partes, e dela mesmo como um todo.

As solicitações de suas partes devem se manter abaixo decertos limites , para que não haja a ocorrência de rupturas ou le-sões.

O equilíbrio das forças atuantes deve se manter sempre está-vel.


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Assim, a totalidade dos espaços

construídos que nos envolve de-pende de algum tipo de estrutura.

Na maioria dos casos essa estrutura

se mostra de maneira facilmente in-teligível.

Motenashi Dome (entrada Tsuzumi na estaçãoKanazawa) em Ishikawa, Japão


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FORÇAS ATUANTES SOBRE AS ESTRUTURAS:

Denomina-se por AÇÃ O a força ou o conjunto de forças que agem emuma estrutura e desta demanda reações para que o sistema como umtodo se mantenha em equilíbrio (ou se mantenha es tátic o )

Essas ações atuantes podem ser de diversas naturezas e devem serentendidas nas suas particularidades para poderem ser trabalhadasde maneira eficiente pela estrutura que as irá suportar.

Na área da construção civil elas são classificadas conforme o qua-

dro:


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Critérios deClassificação Tipos de Ações:

Variação no tempo Ações permanentes

Ações variáveis

Ações extraordinárias (acidentais)

Variação no espaço Ações fixas

Ações livres (móveis)

Natureza mecânica Ações estáticas (invariáveis c/ o tempo)

Ações dinâmicas (acelerações significativas)


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Alguns tipos de ações podem depender de uma outra classificação

para poderem ser melhor estudadas, como é o caso das ações variá-veis :

Critérios de Classificação

das Ações VariáveisTipos de Ações Variáveis

Tempo de permanência Ações de longa duração

Ações de curta duração

Frequência de atuação Ações repetidas

Ações não repetidas


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A. AÇÕES PERMANENTES:

Devem ser consideradas como permanentes todas as ações cujas va-riações no tempo sejam desprezíveis. São consideradas ações per-manentes em uma estrutura:

Seu peso próprio (a estrutura em si). O peso dos materiais de fechamento (horizontais e verticais). O peso dos materiais de revestimento de pisos, tetos e paredes. O peso do mobiliário “fixo”. O peso das instalações e equipamentos permanentes. As forças devidas a retração do concreto. As forças devidas a deformação lenta do concreto.


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Como se pode notar, as ações permanentes são, na maioria dos ca-

sos, os fatores mais importantes para o cálculo do dimensionamentoestrutural de um edifício.

Dentre essas ações permanentes temos que o peso próprio da es-trutura , principalmente em grandes obras, é o que mais afeta esse di-

mensionamento, seguido pelos fechamentos e revestimentos.Entretanto, em alguns casos é de vital importância que se estude de-talhadamente outras ações que podem atuar nesses edifícios e di-mensionar assim sua estrutura para estar apta a atender essas solici-tações.


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B. AÇÕES VARIÁVEIS:

Devem ser consideradas como variáveis todas as ações que atuamnas estruturas de um edifício em espaços de tempos relativamentecurtos. São consideradas ações variáveis em uma estrutura:

Cargas de utilização (concentração de pessoas, armazena-mento de cargas, variação de nível de líquidos).

Ação de vento (pressões negativas e positivas). Ação de chuva (acúmulo de água, ação dinâmica). Forças decorrentes das variações de temperatura. Ação de cargas móveis ou dinâmicas (veículos, máquinas).

A s carg as de ação v ariável s ão rep res en tad as p or um valo r ex- t remo asso ciado a um a determ in ada prob abil idade de oco rrênc ia .


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Cargas de Utilização:

Cargas de utilização são ações provenientes do uso normal deuma estrutura. São exemplos de cargas correntes para essas utiliza-ções:

Tipo de utilização KN/m2

Kg/m²Uso residencial (ambientes até 50 m 2) 1,50~2,00 150~200Salas comerciais, restaurantes, hospitais 2,00~3,50 200~250Salas de aula, oficinas, laboratórios, cinemas 3,00~5,00 300~500

Fábricas, depósitos, bibliotecas Até 12,00 Até 1200


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Ação do Vento:

Os ventos podem agir nas construções de várias formas dependendode determinadas condições:

Geometria da construção .

Textura exterior. Direção do vento. Velocidade que o vento atua. Uniformidade da velocidade do vento.

As diferentes condições da cada um influenciará na ação do vento enos problemas inerentes a essa ação.


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Ação de Chuva:

Uma chuva pode provocar várias ações, tanto diretas quanto indire-tas, sobre uma estrutura. As que mais influenciam são o acúmulo deágua nas coberturas e os empuxos hídricos nas paredes laterais (en-xurradas).


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Ação Devido Variação de Temperatura:

Ações de variação de temperatura também são conhecidas por defor-mações térmicas e ocorrem sempre que uma estrutura ganha ouperde calor com o meio ambiente.

Esse ganho/perda de calor pode ser uniforme para toda estrutura oudiferenciada para apenas um ponto ou região.

Toda estrutura de porte médio ou maior deve possuir juntas de dila-tação para que não ocorram trincas e fissuras.


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Ação de Cargas Móveis:

São cargas que se deslocam relativamente à estrutura em que atuam,como é o caso dos veículos sobre pontes .

Além da ação do peso dos veículos, dado seu movimento, outras for-

ças irão atuar ao longo da estrutura e na transversal desta (forçascentrífugas).

Em outros casos, além das pontes, dificilmente teremos ações de car-gas móveis em quantidades e valores apreciáveis para que nossoprojeto tenha que se ater a isso.


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C. AÇÕES EXTRAORDINÁRIAS:

São ações que possuem baixíssima probabilidade de ocorrer , querpela sua natureza, quer pela intensidade. São consideradas ações ex-traordinárias em uma estrutura:

Ação de vendaval de grandes proporções. Inundações. Deslizamentos de solo. Terremoto. Impactos.

Como podemos notar o termo “extraordinárias” refere -se a situaçõesde desastre em que a estrutura sofre uma ação para a qual ela nãofoi projetada.


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D. AÇÕES FIXAS

São consideradas como fixas as ações cujas localizações estejamclaramente definidas ao longo da estrutura.

O fato de uma ação mudar de intensidade ao longo do tempo não de-termina que ela não possa ser classificada como fixa.

Como exemplo temos:

• Todas as ações permanentes como peso próprio, fechamentos,revestimentos, instalações, retração dos materiais, deformações,etc.;

• Algumas ações variáveis (ex: reservatórios de água).


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E. AÇÕES LIVRES(MÓVEIS)

São as ações que, dentro de certas restrições próprias da construção,possuam uma localização arbitrária ao longo da estrutura, podendomesmo deixarem de existir e reaparecem (ou não) tempos depois.

São entendidas como as ações que se deslocam ao longo de umaestrutura, transferindo sua carga de maneira aleatória ao longo de umdeterminado trecho da estrutura ou que variam no decorrer do tempo.

Como exemplo temos:

• Todas as ações devido às cargas de ocupação;• Trânsito de veículos e transporte de cargas;• Algumas ações variáveis (ex: vento e chuva).


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G. AÇÕES DINÂMICAS (ACELERAÇÕES SIGNIFICATIVAS)

São as ações que aplicam uma aceleração à estrutura , fazendocom que esta reaja para vencer a inércia dessa carga que acelera.

Devem ser consideradas como ações dinâmicas todas as cargas queatuam nas estruturas de um edifício em espaços de tempos muito cur-tos, podendo ser instantâneas (cargas de impacto), intermitentes(acelerações não bruscas) ou contínuas (cargas de ressonância).


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Cargas de Impacto:

Essas cargas têm por característica que quanto maior sua velocidade,menor será o tempo em que será aplicada e maior será seu efeito.

Ex: Efeito do martelo sobre um prego, Tia Cotinha no pilar do estacio-namento. Impacto no batente da porta batendo pela ação do vento.

Cargas Intermitentes:

Provém da ação da aceleração / desaceleração de cargas em certospontos da estrutura. Como exemplo temos as estruturas da caixa de

corrida dos elevadores, as pontes sujeitas à aceleração ou frenagemde veículos, as tubulações recebendo as oscilações dos fluxos emseu interior.


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Cargas de Ressonância:

Essas cargas têm por característica serem aplicadas ritmicamente epor, dependendo da sua frequência de aplicação, entrarem em sinto-nia com a estrutura que está sofrendo a ação. Geralmente são cargasde baixa intensidade.

Todo edifício possui o que é chamado de PERÍODO FUNDAMENTAL; esteperíodo descreve em qual frequência o edifício entra em ressonânciae é relativo ao grau de rigidez da estrutura.

Um exemplo é o coroinha que, aplicando uma pequena força e deforma rítmica, consegue fazer o sino de sua igreja soar.


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Agentes que provocam cargas de ressonância:

• Trens de carga em uma certa velocidade constante passando aolado de edificações.

• Vento com uma velocidade contínua e determinada (ação por“efeito cachecol”)

NOTA: Os abalos sísmicos, por não possuírem uma frequência deter-minada, são considerados como cargas de impacto.

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