aula 1 - concepção_ conceitos análise_idealização dos vínculos [modo de compatibilidade]

Introduo Engenharia de Estruturas - Aula 1

Concepo EstruturalAnlise Estrutural Viso geral

Idealizao dos Vnculos

1


Eng Alexandre Luis Sudano

Aula 1 Definio de Estruturas Exemplos de Estruturas Requisitos das estruturas Processo de projeto das estruturas Elementos estruturais Tipos de estruturas Idealizao da estrutura importncia da anlise estrutural

Introduo Engenharia de Estruturas2

Idealizao da estrutura importncia da anlise estrutural Vinculaes Apoios

Exemplos de idealizao da estrutura Equaes de Equilbrio Estabilidade e Estaticidade Sistemas estruturais

Definio de estrutura Estrutura: sistema de diversos elementos

conectados para suportar uma ao ou conjunto de aes

ELEMENTOS


ELEMENTOS

ESTRUTURAIS

Definio de estrutura


Exemplos de estruturas Edifcios


Exemplos de estruturas

Pontes


Exemplos de estruturas Estdios


Requisitos importantes

Segurana

Esttica

Comportamento em servio

Economia


Economia

Durabilidade

Aspectos ambientais

Processo de projeto de estruturas

Concepo da estrutura

Pr-dimensionamento

Anlise estrutural

Modelos tericos da estrutura


Modelos tericos da estrutura

Aes

Propriedades dos materiais

Vinculaes

Resultados

Modificaes

Elementos estruturais

DEFINIO: so corpos slidos deformveis capazes de receber e transmitir solicitaes

Classificao:Classificao:

Elementos estruturais lineares

Elementos estruturais de superfcie

Elementos estruturais de volume11

Introduo Engenharia de Estruturas

Elementos lineares

Nomenclatura para esforos

Exemplos: Tirantes, Vigas, Pilares.


Elementos lineares

Tirantes:


Elementos lineares

Exemplos de Tirantes


Elementos lineares

VIGAS

Estruturas lineares dispostas na horizontal ou inclinadas, com um ou mais apoios

Elementos lineares submetidos a momentos fletores e esforos cortantes


fletores e esforos cortantes

MQQ

M

Elementos lineares Exemplos de Vigas

Em balano, simplesmente apoiada, viga Gerber, Vierendeel, etc

Introduo Engenharia de Estruturas

16

Elementos lineares

PILARES

Barras retas com eixo vertical

M

N


Esforos solicitantes: Fora normal de compresso e momento fletor

M

N

Elementos lineares Exemplos de Pilares

Aplicaes em diversos tipos de estruturas como edifcios, estdios, pontes, etc.


Elementos de superfcie

Placas

Duas dimenses maiores que a terceira

Teoria das Placas

Elasticidade

Cascas

Chapas


Teoria Cascas

Teoria das Placas

Teoria das Chapas

PLACAS Definio:


Carregamentos Esforos

PLACAS Definio:

CarregamentosCarregamentos



Exemplo de Placas

lajes de edifcios


Elementos de superfcie CHAPAS

Definio

EsforosCarregamentos



Exemplos de Chapas

Paredes em alvenaria estrutural, Viga-parede.


Exemplos de Chapas

Paredes em alvenaria estrutural, Viga-parede.


Elementos de superfcie CASCAS

Definio

EsforosCarregamentos



Exemplos de Cascas

Coberturas curvas de grandes vos



Resumindo


Elementos de superfcie MEMBRANAS

Definio

Carregamento Esforos


Elementos de Volume Blocos de fundaes, Muros de arrimo,

barragens, etc.

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Tipos de estruturas

TRELIAS

Definio - Utilizao - Geometria


Tipos de estruturas

A Trelia e o Tringulo indeformvel


Tipos de estruturas Trelia plana

Definio -Comportamento na flexo


N

Tipos de estruturas Exemplo de Trelia Plana


Tipos de estruturas

TRELIA ESPACIAL TRELIA ESPACIAL


Tipos de estruturas

Exemplo de TRELIA ESPACIAL


Tipos de estruturas

Trelia para coberturas


Tipos de estruturas



Tipos de estruturas

Trelia para pontes


Tipos de estruturas FIOS E CABOS

Definio - Esforos Resistentes - Indicao


Tipos de estruturas

Cabos x Tirantes


Tipos de estruturas

Carregamento x Forma


To a componente horizontal de tensoP o peso por unidade de comprimento

Tipos de estruturas

Carregamento x Forma


Tipos de estruturas

Ponte de Tacoma Narrows


Tipos de estruturas ARCOS

Origem - Criadores - Definio


Tipos de estruturas Arcos: Esquema estrutural


Contra-fortes

Tipos de estruturas Arcos - Classificao


Tipos de estruturas

Arcos Bi-articulados


N

M

Tipos de estruturas

Arcos com 1 apoio fixo e 1 mvel


N

M

Tipos de estruturas

Arcos por serem elementos submetidos predominantemente compresso deve-se avaliar cuidadosamente a possibilidade de instabilidade (flambagem)


instabilidade (flambagem)

Prticos

Definio


Prticos

Prticos tri-dimensionais


Prticos Distribuio de esforos

- edifcio com peso prprio

Introduo Engenharia de Estruturas54N M Q

GRELHAS

Definio - Aes - Uso - Rigidez


Coberturas Pnseis

Estruturas de cabos


Classificao dos Sistemas/Elementos Estruturais

Quanto s dimenses

Barras: duas dimenses de mesma ordem de

grandeza e muito menores que a terceira;


Elementos de superfcie (placas, cascas, chapas):

duas dimenses de mesma ordem de grandeza e

muito maiores que a terceira;

Elementos de volume: trs dimenses de mesma

ordem de grandeza;

Quanto ao processo de produo Tradicionais

Artesanal

Pouco equipamento

Longos prazos de execuo

Desperdcio

Tradicionais racionalizados



Tradicionais racionalizados Projetos bem detalhados

Maior controle do desperdcio

Organizao do trabalho

Pr-fabricados Projetos bem detalhados

Transporte e montagem

Equipamentos especializados

Reduo de tempo e desperdcio

Quanto aos materiais

Concreto

Madeira



Madeira

Metlicas

Alvenaria

Anlise Estrutural Etapa primordial no projeto de estruturas

determina os esforos e deslocamentos aos quais

a estrutura idealizada estar sujeita, o que

permitir o dimensionamento dos elementos

estruturais


estruturais

Fornece os dados necessrios para a avaliao da

segurana estrutural, do comportamento em

servio e da durabilidade

Etapas da Anlise Estrutural

Definio do arranjo estrutural

Idealizao dos Vnculos MODELO

Definio das aes

Idealizao do Material

MODELO

MECNICO

Definio do Arranjo Estrutural

Quais elementos que participam do sistema estrutural?


Elementos lineares: vigas e pilares

Elementos de superfcie: Alvenaria (Chapa)


Vinculaes

O que so os smbolos que utilizamos?

Apoio Fixo Apoio Mvel Engaste Rtula


Apoio Mvel



Fv

Apoio Fixo



FvFh

Engaste



FvFh

M

K Ligaes Semi-Rgidas



FvFh

% M

Demais Exemplos de Vnculos



1. Definio do Arranjo Estrutural

Exemplo Prtico


2. Idealizao dos Vnculos

Exemplo Prtico

2.1. Localizao dos Vnculos


2.2.1. Rtulas

2.2. Identificao dos Vnculos

Exemplo Prtico


2.2.1. Rtulas

Exemplo Prtico


2.2.2. Engastes

Exemplo Prtico


2.2.3. Ligaes Semi-Rgidas

Exemplo Prtico


Comparao entre os tipos de ligaes

Exemplo Prtico


RtulasSemi-rgidas

Engastes

Idealizao das Aes

Fora?? Aes??

Fatores que Influenciam

Utilizao


Utilizao

Arquitetura

Materiais

Dimenses

Elementos x Aes

Idealizao das Aes

Elemento x Ao

Parede sobre viga.


Idealizao das Aes


Idealizao dos Materiais

Presente em todas as etapas da anlise estrutural

Definio x Idealizao


Equilbrio

EstticaEsttica

Estabilidade


Geral: Fx=0; Fy=0; Fz=0;

M =0; M =0; M =0

Equilbrio

Definio

Equaes de Equilbrio


Mx=0; My=0; Mz=0

x

y

o

Caso plano:- Fx=0; Fy=0;- Mo=0;

Esttica Isosttica

H mais esforos desconhecidos do que equaes de Hiperesttica

Todos os esforos da estrutura podem ser determinados a partir das equaes de equilbrio a estrutura estaticamente determinada


H mais esforos desconhecidos do que equaes de equilbrio a estrutura estaticamente indeterminada

H mais equaes de equilbrio que reaes desconhecidas aestrutura no esttica, ela instvel.

Hiposttica

Para estruturas planas:

R3n, hiperesttica

Esttica


R>3n, hiperesttica

Onde R o nmero de reaes e n o nmero de partes da estrutura

Exemplos:

Esttica


Esttica

Hiposttica

Como determinar as reaes de apoio??

Natureza!! ZERO!!


Isosttica

- Fx=0; Fy=0;

- Mo=0;

Nas estruturas hiperestticas as equaes adicionais so obtidas relacionando as foras aplicadas e reaes com os deslocamentos ou rotaes em diferentes pontos da estrutura

Hiperesttica

Esttica


rotaes em diferentes pontos da estrutura

Estas so as equaes de compatibilidade e devem existir em nmero igual ao grau de hiperestaticidade

Estabilidade

Para garantir o equilbrio da estrutura no basta a estrutura no ser hiposttica. Uma estrutura isosttica ou at mesmo hiperesttica tambm pode ser instvel


necessrio que os elementos estruturais sejam adequadamente restringidos pelos seus apoios

A estabilidade da estrutura comprometida se:

A estrutura ou um de seus elementos tiver menos

reaes que equaes de equilbrio (no caso plano

Estabilidade


R


H reaes em nmero suficiente (R3n no caso

plano) mas as reaes so paralelas

Estabilidade


H reaes em nmero suficiente (R3n no caso

plano) mas as reaes so concorrentes em

relao a um ponto


Estabilidade


relao a um ponto

Resumindo, a estrutura ser instvel se:

H menos reaes que equaes de equilbrio;

H reaes em nmero suficiente mas:

So paralelas ou

Estabilidade


Concorrem em um ponto

A instabilidade de cada elemento ou parte da

estrutura deve ser verificada - FLAMBAGEM

A estrutura no pode ser instvel!!

Referncias bibliogrficas Sales, Jos Jairo de. et al (2009). Sistemas

Estruturais Teoria e Exemplos. Ed. Edusp.

Yopanan Conrado Pereira Rebello (2007). A

Concepo Estrutural e a Arquitetura. Ed. Zigurate.

Hibbeler, R. C. (2002). Structural Analysis, Ed.

Prentice Hall.


Prentice Hall.

Margarido, A. F. (2001). Fundamentos de Estruturas

- Um programa para arquitetos e engenheiros que se

iniciam no estudo das estruturas, Ed. Zigurate.

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