A Apostila de Estrutura

SISTEMAS

ESTRUTURAIS - 1

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1.0 – ESTRUTURAS CONVENCIONAIS

1.1 - Generalidades

As estruturas convencionais podem ser entendidas como aquelas construídas em concreto armado, formadas por lajes, vigas e pilares, analisados isoladamente como elementos estruturais, e logicamente as fundações.

Essas estruturas se constituem na grande parte das edificações entre nós, principalmente na área residencial e comercial.

As estruturas, de uma maneira geral, são formadas por dois tipos fundamentais: a infraestrutura e a superestrutura.

1.1.1 - Infraestrutura

A infraestrutura compreende o que chamamos de fundações, que são classificadas de uma maneira geral em: fundações rasas ou profundas.

As fundações rasas são aquelas executadas nas camadas superficiais do solo e se constituem nas: sapatas corridas, sapatas isoladas e nos radiers.

[pic 1]

(fig. 1) – alicerce rasas

As fundações profundas são aquelas executadas nas camadas mais profundas do solo e se constituem nas: brocas, estacas e tubulões.

[pic 2]

(fig. 2) – fundações profundas

As fundações são a parte da estrutura responsável pela transmissão das cargas da construção ao solo.

1.1.2 - Superestrutura

A superestrutura é a parte da estrutura responsável pela transmissão das cargas dos pavimentos às fundações. O caminhamento das cargas até as fundações será definido em função do tipo de estrutura adotada (partido estrutural).

No caso das estruturas ditas convencionais, as cargas caminham das lajes para as vigas, das vigas para os pilares e destes para as fundações, as quais transmitem as cargas à terra. Cada um destes elementos estruturais (lajes, vigas, pilares), têm um comportamento estrutural definido para transmitir as cargas aos seus apoios.

[pic 3]

(fig.3) – superestrutura (lajes, vigas, pilares)

A – Lajes

As lajes são elementos planos (placas) que distribuem as cargas existentes sobre sua superfície (normalmente dadas por unidade de área) aos seus apoios (normalmente as vigas).

As lajes mais comuns empregadas nas edificações são:

• Lajes maciças de concreto armado;
• Lajes nervuradas de concreto armado;
• Lajes mistas de concreto armado.

Quanto à “natureza” das cargas que agem sobre as lajes, podemos dizer generalizando, que são distribuídas por metro quadrado.

Pk = carga atuante na laje

 Pk = KN/m2 ou tf/m2                KN = Kilonewton

tf = toneladas força

Quanto ao seu comportamento estrutural, as lajes comportam-se como placas, transmitindo quinhões de carga aos seus apoios (vigas).

A solicitação principal é o momento fletor.

Além da utilização acima, as lajes servem também como diafragma, distribuindo as cargas horizontais (como vento) aos pilares, quando se trata de edificações altas.

B – Vigas

As vigas são elementos estruturais lineares (barras) que transmitem as cargas que agem sobre elas aos seus apoios (pilares). Essas cargas são normalmente distribuídas linearmente, ou concentradas pontualmente.

KN/m, tf/m e/ou KN, tf

As vigas são classificadas segundo seus apoios em: isoladas e contínuas.

Quanto ao seu comportamento estrutural, trabalham preponderantemente a flexão (momento fletor e cisalhamento) e servem, além das funções acima, para travar as estruturas horizontalmente e como elemento de rigidez nas edificações altas.

[pic 4]

(fig.4) – vigas

C – Pilares

Os pilares são elementos estruturais lineares (barras), responsáveis pela transmissão das cargas da construção às fundações, provenientes geralmente das vigas. Essas cargas são concentradas e transmitidas verticalmente.

P = KN ou P = tf

Quanto ao seu comportamento estrutural, trabalham preponderantemente a compressão (força normal), mas estando, via de regra, também submetido a flexão (momento fletor) proveniente da excentricidade acidental (ea) e da flambagem (e2).

[pic 5]

(fig.5) – pilares

1.2 – Análise Estrutural

1.2.1 – Discretização da Estrutura

Como vimos, as Estruturas Convencionais podem ser discretizadas em elementos estruturais individualizados (tipo: laje, viga, pilar) ou em sistemas estruturais mais simples (tipo: lajes nervuradas, mistas, grelhas ou pórticos).

Para efetuar estas discretizações, necessitamos fazer o que chamamos de:

“Análise Estrutural”

A análise estrutural é fundamental na elaboração de um projeto estrutural, pois nos garante a possibilidade de lançarmos mão das simplificações tão desejadas quando estamos frente a um problema complexo, como é o caso da análise estrutural global das edificações.

Na realidade, a análise estrutural global é complexa, devido aos inúmeros fatores que a envolve. À primeira vista, alheio a qualquer conhecimento estrutural prévio, podemos perceber a forma espacial das estruturas. A forma espacial apresenta dificuldades no trato das equações matemáticas que a envolve. Embora este assunto seja de fácil resolução na atualidade, devido aos conhecimentos matemáticos existentes, tanto do ponto de vista estritamente matemático, ou seja, da perfeita manipulação das equações integrais, diferenciais e matriciais, quanto do desenvolvimento tecnológico que nos garante a utilização de computadores, tornando esses cálculos mais rápidos e confiáveis.