UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

EBA Departamento de Desenho Industrial

Curso de Desenho Industrial / Projeto de Produto

Disciplina: Modelos Estruturais

Professor: Pedro ZohrerRelatrio

Modelos Estruturais

Aline Calixto

Diana Sandes

Joo Vitor Laureano

Vincius LucenaRio de Janeiro

2014.1

INTRODUO

Este relatrio se presta a explicitar todo o aprendizado na disciplina de Modelos Estruturais no que se de deve a sistemas estruturais, que so de extrema importncia para a prtica da projetuao de produtos.

As estruturas na natureza e na tcnica servem essencialmente ao propsito de sustentar a forma fsica, sendo preservao da forma um pr-requsito para a atuao dos sistemas. Abaixo sero detalhados os sistemas de Massa-ativa,Forma-ativa, Vetor-ativo, Superfcie-ativa e Altura Ativa, assim como estruturas mistas.MASSA ATIVAAs estruturas de massa ativa, ou seco ativa so as estruturas de viga, que so elementos lineares retos, resistentes a flexo, que alm de poderem suportar foras que atuam na direo do seu eixo tambm so capazes de suportar foras perpendiculares ao seu eixo e transmiti-las lateralmente ao longo destes at seu extremo.

A viga domina o conflito entre a dinmica vertical da carga contra a dinmica horizontal do espao atravs da sua massa.

Por causa de sua capacidade de transferir as cargas lateralmente e ainda manter-se no espao horizontal, o que muito conveniente para o fechamento tridimensional do espao, a viga o elemento estrutural mais usado na construo de edifcios.O mecanismo dos sistemas estruturais de seo-ativa consiste na ao combinada de esforos de compresso e trao no interior da viga, em conjuno com os esforos de cisalha-mento: resistncia flexo. As estruturas de massa-ativa so as nicas resistentes flexo.

Os elementos lineares da seo-ativa, dispostos em forma de retcula biaxial e rigidamente conectados entre si ativam os mecanismos de resistncia adicionais, permitindo a reduo tanto da altura da construo quanto da massa material: vigas reticulares. Fluxo de foras:

Estudos feitos:

Forma AtivaSo estruturas capazes de surportar o prprio peso e cobrir um espao ou vo, desviando foras externas atravs de esforos normais simples, assim em estruturas de forma-ativa o sentido e direo das foras aplicadas so a trajetria natural das mesmas, resultando na distribuio e estabilizao do sistema. Esses esquemas so submetidos a um nico tipo de tenso normal, a tenso ou a compresso. Podem ser formados por materiais flexveis, no rgidos apresentando extremidades fixas. Podemos exemplificar a aplicao dessas estruturas em sistemas : pneumticos, sistemas de tenda e os sistemas de cabo,Tensegrity.Sistemas pneumticos Sistemas de tenda:

Sistemas de cabos:

Testes com modelos feitos em aula:

Tensegrity:

O modelo representa uma estrutura que usa a traco e a compresso de forma combinada, de forma a proporcionar estabilidade e resistncia.A relao entre foras contrrias de traco e compresso. Enquanto que a traco no ato de puxar contnua, a compresso no ato de empurrar descontnua. Nesse esquema a traco e a compresso se equilibram mantendo a estabilidade no sistema.

VETOR ATIVO

Os sistemas de Vetor-ativo so compostos por barras compressveis e tracionveis que formam uma composio estvel quando em montagem triangular. Tais barras, devido ao sua pequena seco em comparao ao seu comprimento podem transmitir foras apenas na direo de seu comprimento.

Os sistemas estruturais de vetor-ativo efetuam a redistribuio das foras, na qual as foras externas so divididas e redirecionadas por duas ou mais peas, e so mantidas em equilbrio por contra-foras apropriadas, os vetores.

A montagem em forma triangular forma uma composio estvel e completa em si mesma que capaz de receber cargas assimtricas e variveis, transferindo-as aos extremos. Tais composies so colocadas em um sistema com juntas articuladas de modo que podem mudar as direes das foras e transmitir cargas a longas distncias sem apoios intermedirios. Assim sendo, a caracterstica dos sistemas estruturais de vetor-ativo a montagem triangular das peas em linha reta: triangulao.Para a construo de arranha-cus os sistemas de vetor-ativo tm grandes vantagens. Compostos convenientemente, podem combinar as funes estruturais de agrupamento linear das cargas, de transmisso direta destas e de estabilidade lateral ao vento.O mecanismo de redistribuio de foras dos sistemas de vetor-ativo pode ser aplicado tambm em outros tipos de sistemas estruturais, especialmente se estes, devido ao aumento do peso prprio, tenham atingido os limites de possibilidade de execuo. Assim, arcos, prticos ou cascas tambm podem ser projetados como sistemas em trelia. Esquema de distribuio de foras:

Testes feitos em sala de aula:

SUPERFCIE ATIVA

A superfcie ativa consiste em um sistema em que o mecanismo determinado pela forma. As superfcies devem ser pensadas e os materiais conformados de forma que reorientem as foras atuantes, distribuindo-as em pequenos esforos unitrios sobre a superfcie. A continuidade do material deve permitir que a estrutura seja resitente compresso, trao e ao cisalhamento.

Estruturas de superfcie ativa podem apresentar formas bastante criativas e uma significativa economia de material. Qualquer mudana em um projeto de superfcie ativa pode influenciar na forma do mecanismo e comprometer seu funcionamento por isso deve-se conhecer bem seu modo de funcionamento, sua geometria e sua significao para a forma.

A dificuldade a projeo dos elementos enrijecedores de modo a evitar qualquer variao abrupta tanto da rigidez quanto da tendncia deflexo, pois isso prejudicaria a zona de juno atravs do tensionamento. A preservao da forma estrutural atravs do enrijecimento da borda e do perfil da superfcie uma condio fundamental para o funcionamento do mecanismo.

Testes com estrutura e carga realizados em sala de aula:

Pode-se perceber que a quanto mais dobras existiam no papel mais resistente carga se tornava a estrutura de superfcie ativa.

Distribuio de esforos em laminas dobradas em posio horizontal:

Distribuio de esforos em lminas dobradas na posio vertical: maior resistncia carga

A estabilidade da estrutura depende da quantidade de atrito no solo, que impede que o material ceda. Pode-se perceber que a resistncia do material, assim como a espessura deste so determinantes para o sucesso da estrutura.ALTURA ATIVA

Estruturas de altura ativa so estruturas que se estendem predominantemente em sentido vertical absorvendo as cargas e transmitindo-as s fundaes. A funo agrupar cargas de planos horizontais colocados uns sobre os outros e transmiti-las verticalmente base.

Um claro exemplo so os arranha-cus, que alm de outros sistemas estruturais emprega o de altura ativa, que por isso torna-se um importante instrumento para grandes construes modernas.

Devido a sua extenso em altura e, por consequncia, sua mltipla susceptibilidade carga horizontal, a estabilizao lateral um componente essencial no projeto de sistemas estruturais de altura-altiva. Tais sistemas tambm requerem continuidade dos elementos que transportam a carga base, e, portanto, necessitam da concordncia dos pontos de agrupamento de carga de cada planta. A distribuio dos pontos coletores de carga deve ser determinada tambm pelas consideraes de utilizao do pavimento.

Por causa da continuidade necessria transmisso vertical das cargas, os sistemas estruturais de altura-ativa caracterizam-se geralmente por barras verticais contnuas.

Na imagem abaixo demonstra-se a distribuio de cargas de um estrutura de altura ativa.

Arranha-cus so os exemplos mais claros de estruturas de altura ativaTestes com estruturas de altura ativa realizadas em sala:

O sucesso deste teste dependeu diretamente do atrito do solo. Quando colocado em solo com menos atrito as carta cediam imediatamente ao sofrerem a fora da carga.

A estrutura torna-se mais resistente quanto mais mdulos horizontais organizados verticalmente existirem na estrutura.

ESTRUTURAS MISTASAs estruturas podem ser utilizadas complementarmente fim de aumentar a resitncia e/ou a estabilidade do objeto ou edificao como nos exemplos abaixo.

FORMA ATIVA + MASSA ATIVA

SUPERFCIE ATIVA + MASSA ATIVA

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