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ANÁLISE DE SISTEMAS ESTRUTURAIS
AULA 02 – CARGAS EM ESTRUTURAS
Faculdade Independente do Nordeste - FAINOR
Colegiado de Arquitetura e Urbanismo
Prof. Philipe do Prado Santos
Projetar uma estrutura que será capaz de suportar todas as cargas às
quais está sujeita ao servir à sua finalidade pretendida ao longo da
duração de vida prevista.
(1) cargas permanentes devido ao peso do próprio sistema estrutural e qualquer outro material permanentemente anexado a elas;
(2) cargas acidentais, são cargas móveis ou em movimento em razão da utilização da estrutura, e
(3) cargas ambientais, causadas por efeitos ambientais, tais como vento, neve e terremotos.
combinação mais desfavorável
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ÁLIS
E
ES
TR
UTU
RA
L
As cargas mínimas de projeto e as combinações de cargas para as quais as estruturas devem ser
projetadas são geralmente especificadas em normas de
construção.
ASCE Standard Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures
Cargas de Projeto Mínimas para Edifícios e Outras Estruturas (ASCE), o qual é comumente referido
como o ASCE 7 Standard e é, talvez, o padrão mais amplamente utilizado na prática.
AN
ÁLIS
E
ES
TR
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RA
L
Os sistemas estruturais da maioria dos edifícios e pontes são projetados para suportar cargas em ambos os sentidos, vertical e horizontal.
As cargas verticais devidas principalmente à ocupação, o peso próprio, neve ou chuva são comumente referidas como cargas de gravidade (embora nem todas as cargas verticais sejam causadas pela gravidade). As cargas horizontais, induzidas principalmente pelo vento e terremotos, são chamadas de cargas laterais. O
termo caminho da carga é usado para descrever como uma carga que atua sobre o edifício (ou ponte) é transmitida através dos vários elementos do sistema estrutural para o solo.
força por comprimento
forças de compressão axiais
distribuem a carga para o solo
força por área
TRANSMISSÃO DA CARGA DE GRAVIDADE
Qualquer carga horizontal (tal como a decorrente de vento ou terremoto) aplicada na laje de cobertura é transmitida pela laje como forças laterais no plano para os dois pórticos
verticais, AEFB e CKLD, os quais então transportam a carga para as sapatas. Cada
pórtico vertical é constituído por uma viga, dois pilares e dois contraventamentos inclinados, ligados entre si por ligações rotuladas. Tais
estruturas, chamadas estruturas contraventadas, essencialmente atuam como
treliças planas sob ação de cargas laterais, com os contraventamentos transmitindo a carga do
nível do telhado para as sapatas.
TRANSMISSÃO DA CARGA HORIZONTAL (LATERAL)
Edifício de múltiplos andares com pórticos contraventados para transmitir as cargas laterais decorrentes de vento e terremotos.
Este edifício de pórtico de aço usa caixas de alvenaria para elevadores e escadas para resistir às cargas
laterais decorrentes de vento e terremotos.
A porção da área da laje cuja carga é transportada por um elemento em particular é chamada de área de influência do elemento.
As lajes utilizadas em edifícios e pontes são normalmente projetadas como lajes unidirecionais. Essas lajes são assumidas como sendo apoiadas em dois lados. Para os sistemas de piso com lajes unidirecionais, a área de influência de cada viga é considerada retangular, com um comprimento igual ao da viga e uma largura que se
estende para a metade da distância para a viga adjacente em cada lado.
ÁREAS DE INFLUÊNCIA
ÁREAS DE INFLUÊNCIA DAS VIGAS
ÁREAS DE INFLUÊNCIA DAS LONGARINAS
As áreas de influência de longarinas são definidas da mesma forma.
ÁREAS DE INFLUÊNCIA DOS PILARES
As áreas de influência de pilares são definidas da mesma forma.
PROBLEMAS
ANÁLISE DE SISTEMAS ESTRUTURAIS
AULA 03 – CARGAS PERMANENTES
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Colegiado de Arquitetura e Urbanismo
Prof. Philipe do Prado Santos
Cargas gravitacionais de magnitude constante e posições
fixas que atuam permanentemente na estrutura. Essas cargas
consistem em pesos do próprio sistema estrutural e de todos os outros materiais e equipamentos permanentemente vinculados ao
sistema estrutural.
Pesos de armação, ferragens, sistemas de escoramentos e vigamentos, pisos, telhados,
tetos, paredes, escadas, sistemas de aquecimento e ar-condicionado, sistemas hidráulicos e elétricos e assim em diante.
CA
RG
AS
PE
RM
AN
EN
TE
S
Depois que a estrutura foi analisada e as dimensões dos
membros foram determinadas, o peso real é calculado usando as dimensões dos membros e os
pesos específicos dos materiais.CA
RG
AS
PE
RM
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TE
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PROBLEMAS
ANÁLISE DE SISTEMAS ESTRUTURAIS
AULA 04 – CARGAS ACIDENTAIS
Faculdade Independente do Nordeste - FAINOR
Colegiado de Arquitetura e Urbanismo
Prof. Philipe do Prado Santos
Cargas de grandezas e/ou posições diferentes provenientes pela utilização da estrutura. As
magnitudes das cargas acidentais de projeto são geralmente
especificadas nas normas de construção.
A posição de uma carga móvel pode ser alterada, de modo que cada um dos
elementos da estrutura deve ser projetado para a posição da carga que
causa a tensão máxima no referido elemento.
CA
RG
AS
AC
IDE
NTA
IS
As cargas acidentais para edifícios são normalmente especificadas como cargas de superfície uniformemente
distribuídas em quilopascal. As cargas acidentais de piso mínimas
para alguns tipos comuns de edifícios são apresentadas na Tabela abaixo.
Para obter uma lista abrangente de cargas acidentais para vários tipos de edifícios e para as disposições relativas às
cargas acidentais de teto, cargas concentradas e redução de cargas acidentais, devemos consultar o ASCE 7 Standard
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IS
PROBLEMAS
ANÁLISE DE SISTEMAS ESTRUTURAIS
AULA 05 – CARGAS AMBIENTAIS
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Colegiado de Arquitetura e Urbanismo
Prof. Philipe do Prado Santos
Devido à incerteza inerente envolvida na previsão das cargas ambientais que
podem atuar em uma estrutura durante a sua vida, as consequências da ruptura
da estrutura são geralmente consideradas na estimativa das cargas
ambientais do projeto, como as decorrentes de vento, neve e terremotos.
Em geral, quanto mais grave as consequências potenciais da ruptura
estrutural, maior a magnitude da carga para a qual a estrutura deve ser
projetada.
CA
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AS
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BIE
NTA
IS
CARGAS DE VENTO
São produzidas pelo fluxo do vento em torno da estrutura. As magnitudes das cargas de vento que podem atuar em
uma estrutura dependem da localização geográfica da estrutura, obstruções no
seu terreno circundante, tais como edifícios próximos, e da geometria e das características vibracionais da própria
estrutura.
Embora os procedimentos descritos em várias normas para a estimativa das cargas de vento em geral variam
em detalhe, a maioria delas é baseada na mesma relação básica entre a velocidade do vento V e a
pressão dinâmica q induzida em uma superfície plana perpendicular ao fluxo do vento, que pode ser obtida
pela aplicação do princípio de Bernoulli.
CA
RG
AS
AM
BIE
NTA
IS
CARGAS DE VENTO
CA
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AS
AM
BIE
NTA
ISEm que:
q é a pressão dinâmicaV é a velocidade do ventop é a densidade de massa do ar.
Usando a unidade do peso do ar de 12,02 N/m3 para
a atmosfera padrão (ao nível do mar, com uma
temperatura de 15 °C) e expressando a velocidade
do vento V em metros por segundo (m/s), a pressão
dinâmica q em Pascal ou N/m2 é dada por:
CARGAS DE VENTO
CA
RG
AS
AM
BIE
NTA
ISA Velocidade Característica depende de uma série de
fatores como a região do Brasil, a topografia (planos,
vales, montanhas), a densidade de ocupação (muitos
prédios) e características construtivas do edifício.
CARGAS DE VENTO
1 - Determinação da Velocidade Básica do Vento - V0:
De acordo com a NBR-6123, a velocidade básica do vento, Vo, é a velocidade de uma rajada de 3 segundos, excedida em média uma vez em 50 anos, a 10 metros acima do terreno, em campo aberto e plano.
CARGAS
AMBIENTAIS
CARGAS DE VENTO
CA
RG
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NTA
IS2 - Determinação do Fator Topográfico - S1:
De acordo com a NBR 6123, o Fator Topográfico, S1,
é determinado em função do relevo do terreno.
Para mais detalhes sobre a determinação do Fator Topográfico, ver o item 5.2 da norma NBR 6123. A norma recomenda que casos de combinação de vales e montanhas com dificuldades de se estabelecer a direção predominante dos ventos que seja feita ensaio em Túnel de Vento.
CARGAS DE VENTO
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AM
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NTA
IS3 - Determinação do Fator Rugosidade - S2:
De acordo com a NBR 6123, os terrenos podem ser
classificados em uma das categorias seguintes:
CARGAS DE VENTO
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AS
AM
BIE
NTA
IS3 - Determinação do Fator Rugosidade - S2:
Além das características de rugosidade do terreno, devemos levar em consideração as dimensões do edifício:
3 - Determinação do Fator Rugosidade - S2:
Juntando a Categoria do Terreno com a Classe do Edifício, entramos na tabela seguinte, obtendo o Fator Rugosidade S2 para diversas alturas de edifício:
CARGAS DE VENTO
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NTA
IS4 - Determinação do Fator Estatístico - S3:
De acordo com a NBR 6123, o Fator Estatístico S3 é baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação.
PROBLEMAS