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Universidade Federal do Rio de Janeiro
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo
Departamento de Estruturas
MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS
Aula 01: Introdução
Maria Betânia de Oliveira
Professora Adjunta
mboufrj.weebly.com
Objetivos da Aula Entendimento do Plano de Ensino da Disciplina Entendimento da Conceituação Inicial sobre a Modelagem dos Sistemas Estruturais (MSE)
Aula 1 Introdução
Plano da Disciplina Conceituação Inicial sobre a Modelagem dos Sistemas Estruturais (MSE)
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Disciplina: MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS Código: FAE110
No de aulas semanais: 3 aulas Carga Horária: 45 h
EMENTA:
Análise qualitativa do comportamento de barras, lâminas, blocos e diversos sistemas estruturais, através do contato com modelos.
Noções intuitivas de equilíbrio, vínculos e graus de liberdade; solicitações, tensões, deformações; comportamento elástico dos materiais; isotropia e anisotropia;
estabilidade e instabilidade. Evolução histórica dos sistemas estruturais.
Pesquisa de formas estruturais por processos de livre avaliação. Noções de rigidez pela forma. Observação de soluções da natureza.
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Objetivos da Disciplina
Apresentar ao aluno a importância do conhecimento de Sistemas
Estruturas para a formação do Arquiteto Urbanista.
Fornecer ao aluno as bases necessárias para o entendimento do
equilíbrio, das tensões e das deformações das estruturas.
Viabilizar o estudo qualitativo do comportamento estrutural através
da confecção e observação de modelos físicos.
Proporcionar ao aluno o entendimento das evoluções, inovações e
tendências dos sistemas estruturais.
Habilitar o aluno para o estudo das disciplinas subsequentes
da área de estruturas.
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Introdução MSE 2017.2
Metodologia de Ensino
Recuperação
Exposições teóricas sobre os assuntos, elaboração de modelos físicos e
análise qualitativa de estruturas através da observação dos modelos.
Critério de Avaliação Ne – nota nos exercícios propostos, valor igual a 2 pontos
Ni – nota no trabalho individual, valor igual a 4 pontos
Ng – nota no trabalho em grupo, valor igual a 4 pontos
Média do Semestre, Ms = Ne+Ni+Ng Se Ms ≥ 7,0 → aprovado por nota
Se 3,0 ≤ Ms < 7,0 → prova final
Se Ms < 3,0 → reprovado por nota
Pf – nota na prova final
Média Final, Mf = (Ms+Pf) / 2
Se Mf ≥ 5,0 → aprovado por nota
Se Mf < 5,0 → reprovado por nota Frequência Nf – número de faltas
Nf > 11horas (3 semanas) → reprovado por frequência
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Planejamento Detalhado 2017.2 – Turmas de terça-feira
SETEMBRO
1S - Introdução
2S - Definições Básicas
3S - Cabos
4S - Arcos
5S - Treliças
3ª feira
03
10
17
24
31
OUTUBRO
6S - Vigas
7S – Lajes/Def. do Trabalho Final
8S - Pilares
9S - Membranas
3ª feira
05
12
19
26
DEZEMBRO
14S - Tf Esc 1:5
15S – Prova Final
NOVEMBRO
10S - Cascas
11S - Tf Esc 1:50
13S – Tf Esc 1:10
3ª feira
07
14
21
28 12S - Entrega/apresentação dos Exercícios
***
3ª feira
05
12
19
26
Sem aula
Introdução MSE 2017.2
Planejamento Detalhado 2017.2 – Turmas de sexta-feira
SETEMBRO
1S - Introdução
2S - Definições Básicas
3S - Cabos
4S – Arcos /Treliças
Sem aula/Reposição
6ª feira
06
13
20
27
OUTUBRO
6S - Vigas
7S – Lajes/Pilares/Def. do Trabalho Final
Sem aula/Reposição
6ª feira
01
08
15
22
DEZEMBRO
13S - Tf Esc 1:10
NOVEMBRO
9S - Membranas
11S - Tf Esc 1:50
6ª feira
03
10
17
24
14S- Tf Esc 1:5
6ª feira
08
15
22
29
Sem aula
Introdução MSE 2017.2
15S- Prova Final
12S - Entrega/apresentação dos Exercícios
10S - Cascas
Introdução
Estrutura
Sistema Estrutural
Modelagem
Motivação
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Estrutura: parte da edificação responsável por sua sustentação.
edificação subtraída dos
elementos de função não
estrutural.
Estrutura: conjunto de elementos que viabilizam a criação do
espaço útil de uma edificação.
Estrutura M
AM
R
io
Estrutura como
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Conteúdo Estrutural
Em toda obra de arquitetura, há estrutura, mas a participação da
estrutura especificamente como nós a entendemos hoje, dentro
de uma obra de arquitetura, varia de obra para obra.
Projeto Típico
Projeto que não seja, nem um projeto de pouquíssimo conteúdo
estrutural, como pode ser uma residência simples, nem de
conteúdo estrutural extremo, como pode ser uma ponte.
Mário Franco. Palestra intitulada “Arquitetura e Estrutura: experiências e perspectivas”.
IDEA, IE-SP, 25/09/1995.
UFRJ.FAU.DE
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Esquema estrutural do Anhembi, São Paulo, SP
Esquema estrutural do Masp, São Paulo, SP
Estrutura como caminho das forças
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Introdução MSE 2017.2
© 2009 Maria Betânia de Oliveira
Estrutura, ou Sistema Estrutural, é o conjunto de elementos
estruturais que interagem para suportar as ações com
segurança.
Estrutura ou Sistema Estrutural
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Modelagem
Define-se por Modelo a representação simplificada
de algum fenômeno do mundo real.
O Modelo facilita a compreensão de relações
complexas.
Modelagem é ato ou efeito de modelar – produzir
modelos.
A modelagem dos Sistemas Estruturais consiste da elaboração
de modelos que podem ser físicos e/ou matemáticos.
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Definição do Modelo Estrutural de uma Cobertura Pneumática (OLIVEIRA, 2001)
p
ag
Métodos Numéricos A utilização de modelagem matemática possibilita uma análise estrutural
quantitativa que é importante para a determinação precisa de formas
estruturais não usuais.
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Exemplos de modelos físicos empregados na definição da forma inicial de uma
estrutura de membrana.
Tecido esticado Bolhas de sabão
Modelos Físicos
A utilização de modelos físicos facilita o entendimento do comportamento
estrutural através da visualização dos fenômenos estruturais.
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Modelo físico de pórtico deformado devido a aplicação de força concentrada no
primeiro tramo, modelo estrutural equivalente e, ainda, estrutura deformada resultante
da análise numérica do modelo estrutural equivalente ─ elaborado pelo monitor de
MSE/FAU/UFRJ em 2014.
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Exemplos de modelos físicos de Sistemas Estruturais de projetos/construções existentes. Cobertura do Pavilhão de São Cristóvão, Pilar do Palácio do Trabalho de Turim, Casa das Histórias Paula Rego, Casca na sede do Partido Comunista Francês em Paris, Edifício da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da UFRJ, Cúpula do Panteão em Roma, Pórtico e cobertura na Praça do Patriarca e Villa Savoye ─ elaborados pelos alunos de MSE/FAU/UFRJ no segundo semestre de 2013.
MSE 2014.1
MSE 2014.2
MSE 2015.1
MSE 2015.2
UFR
J.FA
U.D
E
MSE 2016.1
UFRJ.FAU.DE
MSE 2016.2
Motivação
Edificações
Projeto
(Design) Fundações Estrutura
Sistemas Prediais
Acabamento
Projeto de Edificações
Novas Edificações
Alteração da forma de uma edificação existente
Alteração do uso de uma edificação existente
Manutenção
Restauração
Estr
utu
ra
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Anel de Compressão
Adaptação ENADE 2005
Maria Betânia de Oliveira 2015.1
Motivação
UFRJ.FAU.DE
ter consciência da possibilidade da sua existência;
perceber a sua relação com o espaço gerado;
perceber o sistema ou sistemas capazes de transmitir as cargas ao solo, da forma mais natural;
identificar os materiais que, de maneira mais adequada, se adaptam a esses sistemas.
Concepção Estrutural
Simultaneidade entre Forma e Estrutura
A concepção da estrutura é anterior a sua quantificação.
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Concepção Estrutural
Simultaneidade entre Forma e Estrutura
A Concepção Estrutural não é aleatória
Funcionalidade
Estabilidade
Resistência
Custos
Estética
Possibilidades Técnicas
Depende de diversas variáveis
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Simultaneidade entre Forma e Estrutura O que garante que os volumes não percam suas formas?
A quantidade de material?
A capacidade de envelhecer?
A forma da estrutura?
Ousa-se dizer que não há forma sem estrutura.
UFRJ.FAU.DE
Não se pode imaginar
uma FORMA que não
necessite de uma
ESTRUTURA
Não se pode imaginar
uma ESTRUTURA que
não necessite de uma
FORMA
FORMA e
ESTRUTURA nascem
juntas.
Quem cria a forma cria a estrutura.
PAES & CRESPO (2012)
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
UFRJ.FAU.DE
A solução da forma estrutural deve permitir o
encontro entre Arquitetura e Estrutura.
Introdução MSE 2017.2
O que é arquitetura?
“A meu ver, arquitetura é invenção. E, sob esse prisma de
compreensão, é que realizo os meus projetos, sempre em
busca da beleza, de soluções expressivas, diferentes,
capazes de causar surpresa.”
Oscar Niemeyer (1907–2012)
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
"Arquitetura é antes de mais nada construção, mas,
construção concebida com o propósito primordial de
ordenar e organizar o espaço para determinada finalidade
e visando a determinada intenção. E nesse processo
fundamental de ordenar e expressar-se ela se revela
igualmente arte plástica, porquanto nos inumeráveis
problemas com que se defronta o arquiteto desde a
germinação do projeto até a conclusão efetiva da obra, há
sempre, para cada caso específico, certa margem final de
opção entre os limites - máximo e mínimo - determinados
pelo cálculo, preconizados pela técnica, condicionados
pelo meio, reclamados pela função ou impostos pelo
programa, - cabendo então ao sentimento individual do
arquiteto, no que ele tem de artista, portanto, escolher na
escala dos valores contidos entre dois valores extremos, a
forma plástica apropriada a cada pormenor em função da
unidade última da obra idealizada.“
Lúcio Costa (1902-1998)
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Potencial de influência no custo final de um empreendimento
de edifício e suas fases.
Na fase de projeto, cerca de 90% do seu custo final é comprometido,
embora ainda somente uma pequena parte deste custo tenha sido
efetivamente incorrida.
UFRJ.FAU.DE
Introdução MSE 2017.2
Leitura
Texto 1 REBELLO, Y.C.P. A Concepção Estrutural e a Arquitetura. São Paulo: Zigurate Editora, 2001. p.21-27.
UFRJ.FAU.DE
Exercício
Exercício 1 Caminhe pela cidade que você vive e tire fotos de estruturas. Monte um painel A4 com algumas destas fotos e um parágrafo descritivo.
Introdução MSE 2017.2