disciplina: sistemas construtivos

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DISCIPLINA: SISTEMAS CONSTRUTIVOS Manoel J.C. Serrão Eng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética

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Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS. Manoel J.C. Serrão Eng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética. TÓPICOS ESTRUTURAS. SISTEMAS CONSTRUTIVOS - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

DISCIPLINA: SISTEMAS CONSTRUTIVOS

Manoel J.C. SerrãoEng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética

Page 2: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

TÓPICOS ESTRUTURAS• SISTEMAS CONSTRUTIVOS

• A estrutura vista através da história da tecnologia da construção. A estrutura e a arquitetura. Conceitos fundamentais da estrutura - tensão, carregamentos axiais, torção e flexão pura.

• SISTEMAS ESTRUTURAIS • Fornece conhecimento básico a respeito dos vários sistemas estruturais, sua aplicação,

funcionamento, materiais e conceitos de resistência aos diversos tipos de esforços. Visa o desenvolvimento da capacidade do aluno de compreender e propor os sistemas estruturais das edificações. Aborda: estruturas que atuam sob o efeito de tração, compressão, e, Tração e compressão combinadas. Estruturas que atuam devido à capacidade resistente da massa e da continuidade do material, estruturas superficiais, sistemas verticais de transporte de cargas e escolha de formas estruturais.

• SISTEMAS ESTRUTURAIS EM CONCRETO ARMADO 

• Aborda os conceitos de equilíbrio e resistência, o estudo das forças e cargas, inércia de superfícies planas, tensões e deformações em sólidos. Esforços simples, de tração, flexão e torção. Esforços combinados. Estruturas isostáticas e hiperestáticas. Determinação de esforços externos e internos. Carregamentos, Transmissão de cargas e esforços internos. Dando embasamento para o estudo do dimensionamento das estruturas em Sistemas Estruturais em Arquitetura. Estuda as estruturas de concreto armado e protendido, os materiais, as formas construtivas, o seu dimensionamento e detalhamento.

• SISTEMAS ESTRUTURAIS EM AÇO E MADEIRA • Estudo das estruturas de madeira e aço abordando o seu dimensionamento e suas ligações.

Estudo de estruturas alternativas regionais. Tópicos especiais em sistemas estruturais.

Page 3: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

SISTEMAS CONSTRUTIVOS• Introdução

• Definições básicas• Sistemas construtivos

• História dos sistemas construtivos• Visão geral• Porque a história dos sistemas construtivos• As fases:

• Pré-história européia• Egito Antigo• Mesopotâmia• Grécia Antiga• Etrúria e Roma• Catedrais góticas• Renascimento• Revolução industrial• Pontes metálicas do século XIX• Os primeiros arranha-céus• As primeiras pontes de concreto armado e

protendido• Torres e edifícios altos• As grandes pontes• Grandes coberturas

• Introdução• Definições básicas• Sistemas construtivos

• História dos sistemas construtivos• Visão geral• Porque a história dos sistemas construtivos• As fases:

• Pré-história européia• Egito Antigo• Mesopotâmia• Grécia Antiga• Etrúria e Roma• Catedrais góticas• Renascimento• Revolução industrial• Pontes metálicas do século XIX• Os primeiros arranha-céus• As primeiras pontes de concreto armado e

protendido• Torres e edifícios altos• As grandes pontes• Grandes coberturas

Page 4: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Introdução• O que são sistemas estruturais?

Estrutura é o conjunto de elementos que, interagindo entre si, formam um sistema que desempenha função específica.

Page 5: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

História dos sistemas construtivos• Visão geral

Há cerca de 10.000 anos, tendo descoberto a agricultura e a pecuária, o homem deixou de ser nômade, passando a residir em um local fixo; surgiram então os primeiros edifícios permanentes e as primeiras aldeias.    Desde esta época, o homem vem erguendo construções que o abriguem, que permitam a reunião de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso, político ou de lazer, que possibilitem a transposição de um rio ou a barragem de um curso d’água.    As primitivas construções iniciais deram lugar às monumentais pirâmides egípcias, aos harmoniosos templos gregos, às extaordinárias cúpulas romanas, à sublime catedral gótica, às imensas pontes de ferro e de aço, aos enormes arranha-céus de aço e de concreto

Page 6: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

História dos sistemas construtivos• Porque a história dos sistemas construtivo

  1. Possibilita que se conheçam e se valorizem as extraordinárias construções que vêm sendo edificadas pelo homem desde a pré-história até os dias de hoje;

   2. Revela que as construções, além de satisfazerem as necessidades do homem, são uma importantíssima expressão cultural, social, política e econômica das sociedades que as erigiram;

   3. Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre tiveram, e continuam tendo, na evolução das estruturas;

   4. Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas.

Page 7: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

História dos sistemas construtivos• Pré-história europeia - Ponte

Ficha Técnica

Nome Tarr Steps

Sistema Estrutural Vigas simplesmente apoiadas

Função Travessia de pessoas

Localização Sobre o Rio Barle, noroeste de Dulverton, Somerset, Inglaterra

Época da construção Provavelmente pré-histórica

Execução Desconhecida

Dimensões 17 vãos totalizando 55 m

Material Granito 

 

Page 8: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

História dos sistemas construtivos• Pré-história europeia - Stonehenge

 

Ficha Técnica

Nome Stonehenge

Sistema Estrutural

Pilares e vigas simplesmente apoiadas

Função Templo

Localização Salisbury Plain, Salisbury, Inglaterra

Época da construção 3100 a.C. - 1100 a.C.

Execução Desconhecida

Dimensões Diâmetro do círculo de pedra: 30 m

Material

Os blocos maiores são de arenito, e os menores de rochas conhecidas como "bluestones", encontradas nas montanhas Preseli, no sudoeste do País de Gales.

Page 9: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

História dos sistemas construtivos• Egito Antigo - Pirâmide de Sacara

 

Page 10: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

DISCIPLINA: SISTEMAS ESTRUTURAISINTRODUÇÃO (1/7)

Manoel J.C. SerrãoEng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética

Page 11: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Definições básicas• O que são sistemas estruturais?

Estrutura é o conjunto de elementos que, interagindo entre si, formam um sistema que desempenha função específica.

A Sociedade é um sistema onde os elementos são os indivíduos que se relacionam através de inúmeras funções ou atividades, dando origem a estrutura social.

O corpo humano é um sistema onde os elementos são os órgãos que se relacionam através de inúmeras funções ou atividades, dando origem a estrutura do organismo.

Sistema Estrutural de uma edificação é o conjunto de elementos estruturais que, interagindo entre si, formam um sistema que desempenha função específica.

Page 12: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Definições básicasSistema Estrutural de uma edificação é o conjunto de elementos estruturais (lajes, vigas, pilares, arcos ...) que, interagindo entre si, formam um sistema que desempenha função específica (transmitir esforços até a fundação, garantir estabilidade ...).

Laje

• Recebe os carregamentos e transmite para as vigas

Viga

• Recebe o os esforços das lajes e transmite para os pilares

Pilares

• Recebem os carregamentos das vigas e transmite a fundação.

Fundação• Recebe os esforços

dos pilares e transmite ao solo.

Solo

ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Page 13: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Definições básicasO sistema material da edificação capaz de transmitir cargas e absorver esforços, de modo a garantir a estabilidade, a segurança e integridade da construção, cooperando na sua organização espacial e na sua expressão, mediante ao adequado emprego dos materiais, das técnicas, dos processos e dos recursos econômico-financeiros (Weidle apud SILVA, 2000,p.13)

Page 14: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Sistemas Estruturais e a Arquitetura

“Antigamente quando de terminava uma estrutura viam-se apenas lajes e apoios. A arquitetura vinha depois, como uma coisa secundaria e eu queria o contrario essa junção da estrutura com a arquitetura, queria que elas nascessem juntas e fossem bastante sem nenhum detalhe para demonstrar o projeto de arquitetura.” (Oscar Niemeyer)

Projeto

Criação

Análise físicaAnálise

tecnológica

Análise econômica

Concepção Estrutural, materiais

Page 15: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Influência do sistema estrutural na expressão arquitetônica

A principal função, do ponto de vista estrutural, para uma edificação é ser estática:

Estado limite último

Segura

Capacidade de sustentação

Resistência

Estabilidade

Estado limite de serviço

Adequada ao uso

Durabilidade

Estética

Conforto

Page 16: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

DISCIPLINA: SISTEMAS ESTRUTURAISCARREGAMENTOS (2/7)

Manoel J.C. SerrãoEng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética

Page 17: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

ConceitoQualquer influência que causa forças ou deformações em uma estrutura.

É a interação da estrutura com a natureza e com o resultado de sua utilização.

Carregamento

Forma de atuação

Concentrada

Distribuída linearmente

Distribuída superficialmente

Tempo de atuação

Permanente

Acidentais

Page 18: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

DISCIPLINA: SISTEMAS ESTRUTURAISINTRODUÇÃO (1/7)

Manoel J.C. SerrãoEng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética

Page 19: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Tipos de carregamento quanto ao ponto de aplicação

Concentrado

• Aplicado a um ponto:• Pilar sobre ou sob laje ou viga;

Um objeto sobre uma laje

A reação de uma viga apoiada sobre outra.

A ação do pilar sobre a fundação

Page 20: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Tipos de carregamento quanto ao ponto de aplicação

Distribuída linearmente

• Aplicado em uma direção:• Parede sobre laje;• Parede sobre viga.

Parede sobre laje Parede sobre viga

Page 21: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Tipos de carregamento quanto ao ponto de aplicação

Distribuída superficialmente

• Aplicada em uma superfície:• Revestimento de piso;• Pessoas sobre a laje.

Revestimento de pisoUma pilha de cimento sobre laje

Page 22: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Classificação dos carregamentos com relação ao tempo de atuação

Permanente

São carregamentos atuantes sobre a estrutura por toda sua vida útil, independente de condições externas.

• Peso próprio;• Cobertura;• Alvenaria;• Revestimento;

Page 23: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Classificação dos carregamentos com relação ao tempo de atuação

Acidental

Nem sempre estão presentes em um Sistema Estrutural. Há épocas em que eles são atuantes e há épocas em que eles não aparecem. Mas sempre devem ser considerados.

• Vento;• Empuxo;• Frenagem;• Sobrecargas;• Terremoto;• Neve;• Cargas móveis.

Ações Horizontais

Isopletas

NBR-6123

Page 24: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Classificação dos carregamentos com relação ao tempo de atuação

Acidental

Nem sempre estão presentes em um Sistema Estrutural. Há épocas em que eles são atuantes e há épocas em que eles não aparecem. Mas sempre devem ser considerados.

• Vento;• Empuxo;• Frenagem;• Sobrecargas;• Terremoto;• Neve;• Cargas móveis. Empuxo horizontal:

Estacionamento semienterrados e enterrados, reservatórios

Métodos empíricos

Page 25: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Classificação dos carregamentos com relação ao tempo de atuação

Acidental

Nem sempre estão presentes em um Sistema Estrutural. Há épocas em que eles são atuantes e há épocas em que eles não aparecem. Mas sempre devem ser considerados.

• Vento;• Empuxo;• Frenagem;• Sobrecargas;• Terremoto;• Neve;• Cargas móveis.

Frenagem

Sobrecargas:

NBR 14936

Page 26: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

Revisão• A arquitetura anda de mãos dadas com a engenharia através do

relacionamento: Sistemas estruturais & concepção;• A boa interação entre esses dois ramos do conhecimento garante

segurança (ELU) e Operacionalidade (ELS);• Sistema Estrutural de uma edificação é o conjunto de elementos

estruturais que, interagindo entre si, formam um sistema que desempenha função específica.

• Esses elementos são: Laje, pilar, viga, fundação ...• A interação entre eles são os esforços e as reações;• A interação da estrutura com o ambiente origina os carregamentos;• Os carregamentos podem ser concentrados ou distribuidos quanto

a aplicação e quanto ao tempo de ação podem ser permanentes ou acidentais.

Page 27: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

ExercícioBaseado no esquema ao lado definir a carga em:lajes:  L1 vigas: V2 e V5 pilares: P5 Dados:•piso de escritório•revestimento da laje: taco •alvenaria: 1 vez•material: concreto armado•reação da laje L1 nas vigas V1, V3, V4 e V5: 6,25 KN/m•reação da viga V1 sobre os pilares P1 e P2: 42,68 KN•reação da viga V2 sobre a viga V5 e o pilar P5: 2,19 KN•reação das vigas V3 e V4 sobre os pilares P1,P3 e P4: 43,93 KN•reação da viga V5 sobre o pilar P2: 43,33 KN•reação da viga V5 sobre o pilar P4: 44,21KN

Page 28: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

ExercícioPara se calcular as cargas em uma edificação, inicia-se sempre de cima para baixo (da cobertura para o térreo) na seguinte sequência: lajes, vigas, pilares e fundações.Portanto, no nosso exemplo, calcularemos primeiramente a carga na laje L1, depois nas vigas V2 e V5 e finalmente no pilar P5.Pode-se ver através do esquema que as cargas são as seguintes:  

Laje L1:

Peso-próprio (distribuída/m2) + revestimento (distribuída/m2) + sobrecarga (distribuída/m2)

 

peso-próprio: pp = 0,10 m . 25 kN/m3 = 2,50 kN/m2

revestimento: rev = 0,50 kN/m2

sobrecarga: sc = 2,00 kN/m2

  total = 5,00 kN/m2

Viga V2:

Peso-próprio (distribuída/m)

 peso-próprio: pp = 0,10 m . 0,50 m . 25 kN/m3 = 1,25 kN/m

 

Page 29: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

ExercícioViga V5:

Peso-próprio (distribuída/m) + alvenaria (distribuída/m) + reação da laje L1 (distribuída/m) +  reação da viga V2 (concentrada)

 

peso-próprio: pp = 0,20 m . 0,50 m . 25 kN/m3 = 2,50 kN/malvenaria:  alv = 2,60 m . 3,20 kN/m2 = 8,32 kN/mlaje: laje = 6,25 kN/m  total = 17,07 kN/m

 

Page 30: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

ExercícioPilar P5:

Peso-próprio (concentrada) + reação da viga V2 (concentrada)

 peso-próprio: pp = 0,20 m . 0,20 m . 2,60 m . 25 kN/m3 = 2,60 kNreação da viga: viga = 2,19 kN  total = 4,79 kN

Page 31: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

DISCIPLINA: SISTEMAS ESTRUTURAISESFORÇOS (3/7)

Manoel J.C. SerrãoEng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética

Page 32: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS
Page 33: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

DISCIPLINA: SISTEMAS ESTRUTURAISREAÇÕES (4/7)

Manoel J.C. SerrãoEng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética

Page 34: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS
Page 35: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

DISCIPLINA: SISTEMAS ESTRUTURAISELEMENTOS ESTRUTURAIS (5/7)

Manoel J.C. SerrãoEng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética

Page 36: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS
Page 37: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

DISCIPLINA: SISTEMAS ESTRUTURAISSISTEMAS ESTRUTURAIS (6/7)

Manoel J.C. SerrãoEng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética

Page 38: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS
Page 39: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS

DISCIPLINA: SISTEMAS ESTRUTURAISFUNDAÇÕES (7/7)

Manoel J.C. SerrãoEng. Civil, Esp. Seg. do Trabalho e Mestrando em Sustentabilidade Energética

Page 40: Disciplina: Sistemas CONSTRUTIVOS