Mecanismo de Transferência de

Esforços

Sistema Estrutural – Conceito para Cálculo

Cargas

• Ao fechar o espaço para habitação, o sistema estrutural de uma edificação deve ser capaz de suportar dois tipos de cargas - estáticas e dinâmicas.

Cargas Estáticas

• Considera-se que as cargas estáticas são lentamente aplicadas a uma estrutura até que ela atinja seu valor de pico sem flutuar rapidamente em magnitude ou posição. Sob uma carga estática, uma estrutura responde lentamente, e sua deformação alcança o pico quando uma força estática é máxima.

Cargas

Estáticas

Cargas Mortas

Cargas de Recalque e

Pressão do Solo

Cargas de

Ocupação

Cargas de

NeveCargas

de Chuva

Pressão da Água

Cargas Estáticas

• As cargas acidentais compreendem qualquer carga móvel em uma estrutura, resultantes de ocupação, neve e água acumulada ou equipamento móvel. Uma carga acidental em geral age verticalmente e para baixo, mas também pode agir horizontalmente, refletindo a dinâmica natural de uma carga móvel.

Cargas Estáticas

• As cargas de ocupação resultam do peso de pessoas, móveis, material armazenado e outros itens semelhantes em uma edificação. Os códigos de edificações especificam cargas mínimas uniformemente distribuídas para varios usos e ocupações.

Cargas Estáticas• As cargas de neve são criadas pelo peso da

neve acumulada em uma cobertura. A carga de neve varia com a localização geográfica, o nível de exposição do terreno, as condições de vento e a geometria da cobertura.

• As cargas de chuva resultam de água acumulada em uma cobertura por sua forma, deflexão ou entupimento de seu sistema de drenagem.

Cargas Estáticas

• Cargas mortas são cargas estáticas verticais descendentes em uma estrutura, compreendendo o peso próprio da estrutura e o peso dos elementos construtivos, acessórios e equipamentos permanentemente conectados a ela.

Cargas Estáticas

• Cargas de recalque são impostas a uma estrutura pelo desmoronamento de uma porção do solo de sustentação e o recalque diferencial resultante de sua fundação.

• A pressão do solo é a força horizontal que uma massa do solo exerce em uma estrutura de contenção vertical.

Cargas Estáticas• A pressão da água é a força hidráulica que as

águas freáticas exercem em um sistema de fundação.

• Os esforços térmicos são as solicitações de compressão ou tração desenvolvidas em um material submetido a dilatação ou retração térmica.

Cargas Estáticas

• As cargas de impacto são cargas cinéticas de curta duração resultantes de veículos, equipamentos e máquinas móveis. Os códigos de edificações tratam essas cargas como estáticas,compensando sua natureza dinâmica através da amplificação da carga estática.

Cargas Dinâmicas• As cargas dinâmicas são aplicadas

repentinamente a uma estrutura, muitas vezes com mudanças bruscas na magnitude e no ponto de aplicação. Sob uma carga dinâmica, uma estrutura desenvolve forças de inércia em relação a sua massa, e sua deformação máxima não corresponde necessariamente à magnitude máxima da força aplicada. Os dois principais tipos de cargas dinâmicas são as cargas de vento e as cargas de terremotos.

Cargas Dinâmicas

• As cargas de vento são as forças exercidas pela energia cinética de uma massa de ar móvel que se considera vinda de qualquer direção horizontal.

Cargas Dinâmicas

• A estrutura, os componentes e as vedações externas de uma edificação devem ser projetados para resistir ao cisalhamento, à sucção e ao tombamento devido ao vento.

Cargas Dinâmicas• A estrutura, os

componentes e as vedações externas de uma edificação devem ser projetados para resistir ao cisalhamento, à sucção e ao tombamento devido ao vento.

Cargas Dinâmicas• O vento exerce

pressão negativa ou sucção nas laterais e superfícies a sotavento, e normal às superfícies a barlavento de coberturas com um caimento menor que 30°.

Cargas Dinâmicas• A trepidação se refere às oscilações rápidas de

um cabo flexível ou membrana causada pelos efeitos aerodinâmicos do vento.

• Prédios altos e esbeltos, estruturas de formas incomuns ou complexas, e estruturas leves, flexíveis, sujeitas à trepidação exigem testes em túneis aerodinâmicos ou modelagem computadorizada para descobrir como podem responder à distribuição da pressão do vento.

Cargas Dinâmicas

• Um terremoto consiste em uma série de vibrações longitudinais e transversais induzidas na crosta terrestre pelo movimento abrupto de placas tect8nicas ao longo das linhas de falha. Os choques de um terremoto se propagam ao longo da superfície terrestre na forma de ondas e são atenuados logariticamente com a distância de sua origem.

Cargas Dinâmicas

• Embora esses movimentos do solo sejam de natureza tridimensional, seus componentes horizontais são considerados os mais críticos no projeto de estruturas; os elementos de transferência de cargas verticais de uma estrutura geralmente têm reservas consideráveis para a resistência de cargas verticais adicionais.

Cargas Dinâmicas• A massa superior de uma estrutura desenvolve

uma força de inércia à medida que tende a permanecer imóvel, enquanto a base é deslocada pelos movimentos do solo de um terremoto. Conforme a segunda lei de Newton, essa força é igual ao produto da massa com a aceleração.

• Uma força lateral estaticamente equivalente, o esforço cortante na base, pode ser computada para estruturas regulares com menos de 70,0 m de altura, estruturas irregulares até cinco pavimentos e estruturas com baixo risco.

Cargas Dinâmicas• O esforço cortante na base é o valor mínimo de

projeto para a força sísmica lateral total em uma estrutura que se considera agir em qualquer direção horizontal. Ele é computado pela multiplicação da carga morta total da estrutura por inúmeros coeficientes para refletir o caráter e a intensidade dos movimentos do solo na zona sísmica, o tipo de solo sob a fundação, o tipo de ocupação, a distribuição da massa e rigidez da estrutura, e o período fundamental - o tempo necessário para a oscilação completa - da estrutura.

Cargas Dinâmicas

Cota central

Base

Cargas Dinâmicas• O esforço

cortante na base é distribuído em cada diafragma horizontal acima da base de estruturas regulares em proporção ao peso do pavimento de cada nível e sua distância da base.

Cargas Dinâmicas

• Uma análise dinâmica mais complexa é exigida para edifícios altos, estruturas com formas irregulares ou sistemas de estruturas, ou para estruturas construídas das em solos moles ou plásticos, suscetíveis a falha ou colapso sob um carregamento sísmico.

Cargas Dinâmicas• O período fundamental de uma estrutura

varia de acordo com sua altura em relação à base e sua dimensão paralela à direção das forças aplicadas. Estruturas relativamenterígidas oscilam rapidamente e têm períodos curtos, enquanto estruturas mais flexíveis oscilam mais lentamente e têm períodos mais longos.

Cargas Dinâmicas

• Qualquer carga lateral aplicada a uma distância acima do nível do solo gera um momento de tombamento na base de uma estrutura. Para o equilíbrio, o momento de tombamento deve ser contrabalançado com um momento externo contrário e um momento interno de resistência gerado pelas forças desenvolvidas nos pilares e paredes de cisalhamento.

Cargas Dinâmicas

• Um momento contrário é gerado pela carga morta de uma estrutura que age sobre o mesmo ponto de rotação como o movimento de tombamento. Os códigos de edificações geralmente exigem que o momento contrário seja pelo menos 50% maior que o momento de tombamento.

Cargas Dinâmicas

Cargas Dinâmicas

• Um momento contrário é gerado pela carga morta de uma estrutura que age sobre o mesmo ponto de rotação como o movimento de tombamento. Os códigos de edificações geralmente exigem que o momento contrário seja pelo menos 50% maior que o momento de tombamento.

Cargas Dinâmicas

• Um momento contrário é gerado pela carga morta de uma estrutura que age sobre o mesmo ponto de rotação como o movimento de tombamento. Os códigos de edificações geralmente exigem que o momento contrário seja pelo menos 50% maior que o momento de tombamento.