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  • 7/27/2019 Apostila Sistemas Estruturais UFOP

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    Departamento de Engenharia Civil

    Escola de MinasUniversidade Federal de Ouro Preto

    CIV 403

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    Programa Analtico

    1 Aes e Segurana nas Estruturas

    1.1 Introduo

    1.2 Mtodo do Coeficiente de Segurana Interno

    1.3 Mtodo do Coeficiente de Segurana Externo

    1.4 Mtodo das Tenses Admissveis1.5 Introduo aos Mtodos Probabilsticos

    1.6 Mtodo dos Estados Limites

    1.7 Tipos e Natureza das Aes

    1.8 Ao do Vento

    2 Tipologia das Estruturas

    2.1 Histr ico da Engenharia Estrutural

    2.2 Classificao dos Sistemas Estruturais (Dimenses)

    2.3 Classificao dos Sistemas Estruturais (Natureza dos Esforos)

    2.4 Fios e Cabos

    2.5 Arcos

    2.6 Trelias

    2.7 Vigas

    2.8 Pilares

    2.9 Grelhas

    2.10 Estruturas de Superfcie

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    Bibliografia

    NBR 8681 Aes e Segurana nas Estruturas Associao Brasileirade Normas Tcnicas (ABNT)

    NBR 6321 Foras devidas ao Vento nas Edificaes AssociaoBrasileira de Normas Tcnicas (ABNT)

    NBR 8800 Projeto e Execuo de Estruturas de Ao de Edifcios Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT)

    NBR 6118 Projeto e Execuo de Obras de Concreto Armado Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT)

    Fundamentos Estatsticos da Segurana das Estruturas Fusco, P.B.

    Fundamentos do Projeto Estrutural Fusco, P. B. Probabilidade: Aplicaes Estatstica Meyer, P. L. Vocabulrio de Teoria das Estruturas Associao Brasileira de

    Concreto Portland(ABCP) Structural Analysis & Design of Tall Buildings Taranath, B. S. Structural Principles Engel, I. Structural Concepts and Systems for Architects and Engineers Lin,

    T. Y and Stotesboury, S. D. Structural Engineering for Architects Lauer, K. R. Structural Analysis for Engineers Willems, N. and Lucas Jr., W. M. Sistemas Estruturais: Segurana nas Estruturas Sles, J. J.;

    Gonalves, R. M. e Malite, M. Departamento de Engenharia deEstruturas, Escola de Engenharia de So Carlos, USP. Publicao041/93.

    Sistemas Estruturais: Elementos Estruturais - Sles, J. J.; Gonalves,R. M. e Malite, M. Departamento de Engenharia de Estruturas, Escolade Engenharia de So Carlos, USP. Publicao 014/94.

    Ao do Vento nas Edi ficaes Sles, J. J.; Gonalves, R. M. eMalite, M. Departamento de Engenharia de Estruturas, Escola deEngenharia de So Carlos, USP. Publicao 015/94.

    Construes Metlicas e de Madeira (Notas de Aula) Reis, M. V. M.Departamento d4e Engenharia Civil, Escola de Minas, UFOP.

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    APRESENTAO

    Estas notas de aula foram elaboradas para a implementao da

    disciplina eletiva Sistemas Estruturais, do currculo de graduao do Curso

    de Engenharia Civil, oferecido pelo Departamento de Engenharia Civil da

    Escola de Minas/UFOP.Exceto por pequenos detalhes e ligeiras correes, a presente verso

    ainda a primeira, desenvolvida ao longo do primeiro semestre letivo de

    1999.

    importante ressaltar que o mesmo baseia-se, quase integralmente,

    nas publicaes do Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola

    de Engenharia de So Carlos/USP referentes aos assuntos abordados.

    Por esta razo, considerando o desprendimento dos autores dasmencionadas publicaes, manifesto meus mais sinceros agradecimentos

    aos professores Jos Jairo de Sles, Maximiliano Malite e Roberto Martins

    Gonalves.

    Ouro Preto, agosto de 1999

    Prof. Dr. Luiz Fernando L. Ribeiro

    Departamento de Engenharia Civil Escola de Minas

    Universidade Federal de Ouro Preto

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    1. AES E SEGURANA NAS ESTRUTURAS

    1.1 Introduo:

    A palavra estrutura tem significado de considervel amplitude,

    podendo ser definida, de modo genrico, como o modo de disposio das

    diferentes partes que compem um corpo. Assim, referimo-nos estrutura

    atmica para definir a disposio de tomos de uma molcula. De modo

    figurado, tambm utiliza-se esta palavra para designar a ordem, a disposio

    ou a distribuio das diversas partes que compem uma obra literria,

    artstica, ou trabalho cientfico (artigo tcnico, monografia, dissertao ou

    tese, etc.).

    Na Engenharia Civil, a palavra estrutura utilizada para designar a

    composio, construo, organizao e disposio arquitetnica de umedifcio, compreendendo todas as partes que o compem, incluindo as

    fundaes, lajes, vigas, pilares, paredes, revestimentos, cobertura, pintura,

    etc.

    De modo ainda mais particularizado, tanto na Engenharia Civil quanto

    na Arquitetura, a palavra, por definio, representa as partes que suportam

    as cargas de uma construo e as transmitem s fundaes, constituindo-se

    nos elementos fundamentais do chamado sistema estrutural.

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    A conceituao apresentada, por si s, j caracteriza a importncia do

    sistema estrutural de uma edificao. Porm, em inmeras ocasies, a

    estrutura tambm explorada sob ponto de vista esttico, assumindo uma

    dualidade de funes que impe a necessidade, qualquer que seja o

    profissional envolvido no projeto, de slido conhecimento do funcionamento

    dos sistemas estruturais, bem como de uma profunda interao entre os

    profissionais de diferente formao (arquiteto e projetista estrutural)

    envolvidos no projeto.

    A necessidade deste conhecimento e/ou desta interao to maisvisvel se imaginarmos que, na etapa criativa, este processo basicamente

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    intuitivo, sendo fundamental a ligao da intuio consciente com a

    formulao matemtica para a compreenso e a representao da realidade

    fsica.

    O carter intuitivo daconcepo de uma estrutura

    evidente em vrios fatos da vida

    cotidiana, como por exemplo, ao

    escolhermos o ngulo correto para

    posicionarmos uma escada de

    mo, bem como ao verificarmos,

    intuitivamente, se as dimenses de

    suas peas so suficientes parasuportar o nosso peso.

    A importncia do sistema estrutural est, portanto, na mesma razo

    da compreenso de seu funcionamento quanto de sua concepo, com toda

    a simplicidade possvel, mesmo abstendo-nos de recorrer ao conhecimento

    formal de frmulas matemticas e questes referentes s caractersticas

    fsicas dos materiais, sem que isso signifique tratar o problema de forma

    simplificada, mas sim reconhecer, nas situaes arquitetnicas prticas, os

    pontos mais delicados do projeto estrutural, proporcionar-lhe as dimenses e

    as propores adequadas, deixando para o projetista estrutural a parte

    matemtica e o detalhamento.

    No projeto de uma estrutura, desde as mais complexas at as mais

    simples, como as constitudas por um nico elemento, fundamental que

    exista a preocupao de que a mesma desempenhe as funes a que se

    destina com o mximo de ECONOMIA e EFICINCIA.

    O carter econmico da estrutura deve ser assegurado atravs de

    uma anlise dos materiais e das tecnologias disponveis, comparando-se os

    custos de matrias primas, distncias de transporte, consumo de materiais e

    de mo-de-obra, tempo de execuo, etc. Definido o material e a tecnologia,

    deve-se procurar a otimizao do sistema estrutural a ser adotado,

    buscando o equilbrio entre o consumo de material e de mo-de-obra.

    Em muitos projetos possvel obter bons resultados com a

    padronizao das dimenses dos elementos, mesmo que s custas de um

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    consumo maior de material, uma vez que, com a padronizao, possvel

    diminuir-se consideravelmente o emprego da mo-de-obra.

    Centro Esportivo Itaperuna/RJ

    Para assegurar a eficincia de uma estrutura deve-se buscar um

    projeto econmico mas que permita que a estrutura tenha CONDIES DE

    SEGURANA, o que significa apresentar-se resistente, estvel e duradoura.

    O conceito de segurana em estruturas costuma ter dois aspectos

    que, algumas vezes, podem ser confundidos entre si.

    O primeiro qualitativo, dizendo-se que uma estrutura possui ou nopossui segurana. O segundo quantitativo, buscando-se atribuir um valor

    ao nvel de segurana alcanado ou desejado.

    Qualitativamente, diz-se que uma estrutura segura quando ela

    capaz de suportar, sem sofrer danos, todas as aes que vierem a solicit-

    la, desde a fase de construo at o final de sua vida til, entendendo-se

    como aes as causas externas capazes de produzirem esforos internos e

    deformaes na estrutura. Incluem-se nesse caso as foras provenientes

    dos pesos prprios dos elementos estruturais e construtivos, a ao do

    vento, as variaes de temperatura, a movimentao das fundaes

    (recalques de apoios), a circulao de pessoas, veculos, lquidos, gases,

    etc.

    Em termos de vida til das estruturas, pode-se dizer que ela varia de