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TEORIA DAS ESTRUTURAS A
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
A Engenharia Estrutural trata do planejamento, projeto, construção e manutenção de sistemas estruturais para transporte, moradia, trabalho e lazer.
As estruturas são sistemas físicos constituídos de elementos interligados, capazes de receber e transmitir esforços.
PROJETO ESTRUTURAL
Concepção de uma estrutura capaz de resistir às ações externas, “transferindo” os efeitos destas ações até os apoios.
Requisitos: Segurança (resistência e estabilidade) Durabilidade Conforto e estética Economia (construção e manutenção) Viabilidade construtiva
ETAPAS DO PROJETO ESTRUTURAL Concepção estrutural; Análise estrutural; Dimensionamento e detalhamento; Emissão de plantas finais.
Concepção estrutural
É a primeira fase, que consiste em definir os dados dos materiais a serem empregados, escolher e pré-dimensionar os elementos, definir suas posições e definir as ações que atuarão sobre a estrutura.
Cabe ao engenheiro conceber a estrutura, não existe software que faça isso.
Análise estrutural
É a fase do projeto estrutural em que éfeita a idealização do comportamento da estrutura para a determinação:Esforços, Deslocamentos.
Dimensionamento e detalhamento É a fase onde são dimensionados e
detalhados todos os elementos. Existem softwares específicos para cada
tipo de sistema estrutural.
Emissão de plantas finais
O produto final de um projeto estrutural écomposto por desenhos que precisam conter especificações de como executar a estrutura na obra.
DISCIPLINAS DA ENGENHARIA ESTRUTURAL Mecânica: Equilíbrio dos corpos rígidos; Resistência dos Materiais: tensões e deformações em
barras; Teoria das Estruturas A: Análise estrutural de
estruturas isostáticas; Teoria das Estruturas B: Análise estrutural de estruturas
hiperestáticas; Concreto, Aço e Madeira: Concepção da estrutura,
determinação das cargas, dimensionamento dos elementos resistentes.
ANÁLISE ESTRUTURAL
Pode ser considerada a etapa mais importante do projeto estrutural.
Consiste na obtenção e avaliação da resposta da estrutura perante as ações que lhe foram aplicadas.
Calcular e analisar os deslocamentos e os esforços solicitantes na estrutura.
Conhecendo as características físicas e geométricas da estrutura.
MODELO ESTRUTURAL
Parte-se de uma estrutura real tal como éconstruída e define-se um modelo estrutural, que incorpora todas as teorias e hipóteses feitas para descrever o comportamento da estrutura para as diversas solicitações.
MODELO ESTRUTURAL
ESTRUTURAL REAL MODELO ESTRUTURAL
MODELO ESTRUTURAL
A criação do modelo estrutural de uma estrutura real é uma das tarefas mais importantes da análise estrutural.
Na concepção do modelo estrutural é feita uma idealização do comportamento da estrutura real em que se adota uma série de hipóteses simplificadoras, cabe ao engenheiro a responsabilidade de conceber esse modelo.
MODELO ESTRUTURAL
Um bom modelo deve:Considerar os aspectos essenciais do
problema;Fornecer resultados próximos das respostas
reais. Se as previsões do modelo não estão de
acordo com as respostas reais énecessário refinar o modelo: Incluir aspectos inicialmente desprezados
HIPÓTESES SIMPLIFICADORAS Hipóteses sobre a geometria do modelo; Hipóteses sobre as condições de apoio; Hipóteses sobre o comportamento dos
materiais; Hipóteses sobre as solicitações que agem
sobre a estrutura.
CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL 1.Quanto ao equilíbrio estático:Estruturas hipostáticas: Quando os vínculos
forem insuficientes para manter o equilíbrio estático.
Estruturas isostáticas: Quando os vínculos forem estritamente os necessários para manter o equilíbrio estático.
Estruturas hiperestáticas: Quando os vínculos forem superabundantes a esse equilíbrio.
CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL
2. Quanto à geometria dos elementos:Uma simplificação adotada é supor a
estrutura dividida em partes de comportamentos isolados. (elementos).
Cada um destes elementos pode ser identificado por três dimensões que definem o volume. Conforme as relações entre estas dimensões, surgem 3 tipos de elementos estruturais: lineares, bidimensionais e tridimensionais.
CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL A) Elementos lineares ou unidimensionais: são
chamados de barras. Uma dimensão preponderante sobre as demais. Exs: vigas, pilares, tirantes, treliças.
Tirantes
CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURALPilar
Viga
CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL B) Elementos de superfície ou bidimensionais: Duas
dimensões preponderantes. Podem ser chapas, placas, cascas e membranas.
Casca
CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL C) Elementos de volume ou tridimensionais: As três
dimensões de mesma ordem de grandeza.
EXEMPLO DE UM EDIFÍCIO
ESTRUTURAS EM BARRA
C C C eixo longitudinal
seção transversal
Seção transversal; Eixo longitudinal.
A barra pode ser reta ou curva, seção transversal constante ou variável.
ESTRUTURAS EM BARRA
Idealização: modelo
ESFORÇOS ATUANTES NAS ESTRUTURAS
ESFORÇOS Externos
Internos
Ativos (cargas)
Reativos (reações)
Solicitantes: Resultante das ações molecularesmoleculares
Tensões: Ações molecu lares
Forças Normais (N)
Forças Cortantes (V)
Momentos Fletores (M)
Momentos Torcedores (Mt)
Tensões Normais ()
Tensões Tangenciais (t)
ESFORÇOS EXTERNOS ATIVOS
ESFORÇOS SECCIONAIS (ESFORÇOS INTERNOS SOLICITANTES)
Convenção de sinais:
ESFORÇOS SECCIONAIS (ESFORÇOS INTERNOS SOLICITANTES)
CONDIÇÕES DE APOIO
Os deslocamentos (translações e rotações) de uma barra podem ser impedidos por vínculos externos através de apoios.
Nas direções dos deslocamentos impedidos surgem reações de apoio.
Apoios usuais no plano
Apoio articulado móvel ou rolete Apoio articulado móvel ou rolete
Apoio articulado fixo Apoio articulado fixo
Apoio articulado fixo Apoio engastado
Apoio engastadoVÍNCULOS INTERNOS Ligação por rótula: impede apenas
translações relativas, mas não rotações. O momento nas rótulas é nulo.
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE BARRAS QUANTO AOS ESFORÇOS INTERNOS
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE BARRAS QUANTO AOS ESFORÇOS INTERNOS Vigas:
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE BARRAS QUANTO AOS ESFORÇOS INTERNOS Pórticos:
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE BARRAS QUANTO AOS ESFORÇOS INTERNOS Grelhas:
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE BARRAS QUANTO AOS ESFORÇOS INTERNOS Treliças:
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE BARRAS QUANTO AOS ESFORÇOS INTERNOS Mistas: