A concepção estrutural e a arquitetura

A concepção estrutural e a arquitetura

No primeiro capítulo, são definidos os conceitos básicos para facilitar a compreensão de sistemas estruturais, são apresentados os elementos suas respectivas funções e exemplos. A estrutura é definida como um conjunto, um sistema, composto de elementos que se inter-relacionam para desempenhar uma função permanente ou não.

A partir da definição da estrutura são apresentados as funções e conceitos dos elementos estruturais que são classificados em três tipos básicos: o bloco, a barra e a lâmina.

O Bloco é um elemento estrutural em que as três dimensões apresentam a mesma ordem e grandeza, só serve como estrutura quando usado em associações nas quais resultem forças internas tendem a aproxima-los

A Barra é um elemento estrutural em que uma de suas dimensões, o comprimento, predomina em relação às outras duas, largura e altura da secção transversal, a barra ao contrário do bloco, pode ser utilizada isoladamente, não exige associações especiais. Porém, pode ainda, ser associadas criando assim sistemas estruturais mais complexos capazes de vencer grandes vãos, as barras podem ter pequenos comprimentos denominada treliça.

A Lâmina é um elemento estrutural em que duas de suas dimensões, comprimento e largura, prevalecem em relação a uma terceira, a espessura.

O conceito de força é explicado como uma grandeza vetorial, porque para defini-la corretamente não é suficiente apenas quantifica-la mas indicar, também, sua direção e sentido. E então dá se início a explicação sobre os tipos de forças que atuam nas estruturas que são classificadas como internas e externas.

As forças externas que atuam nas estruturas são denominadas cargas. As cargas por sua vez denominam-se cargas permanentes, que são cargas cuja intensidade, direção e sentido podem ser determinadas com grande precisão, pois são devidas exclusivamente a forças gravitacionais, ou pesos, e as cargas acidentais que ocorrem eventualmente, pois, são mais difíceis de ser determinadas com precisão e podem variar com o tipo de edificação

As Forças internas atuam através da tensão, podendo ser aplicada perpendicular (tensão normal) ou paralelamente (tensão de cisalhamento) à superfície resistente, definida como a quantidade de força que atua em uma unidade de área do material, é a relação onde a resistência de um elemento estrutural depende da relação entre a força aplicada e quantidade de material sobre a qual a força age. Dependendo da intensidade da força e do material utilizado é possível que ocorra deformação, para que isso não ocorra é necessária a condição de equilíbrio estático interno e externo.

O Equilíbrio estático externo, está entre as propriedades desejadas para as estruturas, para que, quando submetidas às mais diferentes forças, possam manter-se em equilíbrio estável durante toda sua vida útil. Para uma estrutura permanecer em equilíbrio estático é necessário, mas não suficiente, que as dimensões de suas secções sejam corretamente determinadas.  Embora corretamente dimensionada, a estrutura pode perder o equilíbrio se seus apoios ou as ligações entre as partes que a constituem, denominados vínculos, não forem corretamente projetados. Por outro lado, o correto projeto dos vínculos não garante a estabilidade da estrutura se as dimensões das suas secções forem menores que as necessárias. Portanto, para estar totalmente em equilíbrio estático, uma estrutura deve atender a esta condição tanto externamente, pelo equilíbrio nos seus vínculos, como internamente, pelo equilíbrio das forças que ocorrem dentro das suas secções.

Semelhante ao equilíbrio externo, para que ocorra o equilíbrio interno, é necessário que as secções que compõem o elemento estrutural não se desloquem na horizontal, na vertical e não girem. A ruptura de um elemento estrutural dá-se pela perda do equilíbrio interno, ou seja, as tensões no material provocam algum deslocamento relativo entre as secções. Como não se pode ver o que acontece dentro da secção de um elemento estrutural, recorre-se a alguma pista externa, essa pista é a forma como o elemento estrutural se deforma quando submetido às forças externas.

As estruturas podem ser classificadas de acordo com sua estabilidade, podendo ser isostática, hiperestática e hipostática.

Uma estrutura que se encontra em condições mínimas necessárias de estabilidade é denominada isostática, são as mais executadas devido a facilidade de cálculo e maior facilidade de execução, quando as condições de estabilidade estão acima das mínimas a estrutura é hiperestática apresentam maior estabilidade externa, porém maior consumo de material e, por fim as hipostáticas quando as condições de estabilidade estiverem abaixo das mínimas, tem pouca estabilidade e, portanto, não recomendáveis para ser executadas por questão de segurança.