Elementos Estruturais BásicosArco

Aula 02Estabilidade das Estruturas

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. (Lúcio Costa)

ESTRUTURAS

Calatrava- Suécia

Calatrava- Espanha

Uma estrutura pode ser definida como uma composição de uma ou mais peças, ligadas entre si e ao meio exterior de modo a formar um sistema em equilíbrio. Tal equilíbrio pode ser estático (estudado na graduação) ou dinâmico (estudado, em geral, na pós-graduação). Este livro aborda a Análise Estática.

Uma estrutura é, portanto, um conjunto capaz de receber solicitações externas, denominadas ativas, absorvê-las internamente e transmiti-las até seus apoios ou vínculos, onde elas encontram um sistema de forças externas equilibrantes, denominadas forças reativas.

ESTRUTURA

“No caso das edificações, a estrutura é também um conjunto de elementos – lajes, vigas e pilares – que se inter-relacionam - laje apoiando em viga, viga apoiando em pilar – para desempenhar uma função: criar um espaço em que pessoas exercerão diversas atividades.”

Yopanan C. Rebello, em “A Concepção Estrutural e a Arquitetura”

O caminho natural que as forças gravitacionais, ou seja os pesos dos objetos e das pessoas, tendem a tomar é o da vertical.Se for oferecido a estas forças um caminho mais longo, elas obrigatoriamente terão que percorre-lo, desviando-se, assim, de sua tendência natural e provocando esforços que solicitarão os elementos presentes nesse caminho.É como percorrer um labirinto cheio de desvios: a tendência seria seguir em linha reta e, com isso, não se submeter a maiores esforços; a cada curva realizada, se é forçado a mudar de direção, solicitando um esforço adicional ao corpo.

Ao final da corrida, a fadiga será maior do que se fosse percorrido um caminho reto. O mesmo ocorre com as forças quando obrigadas a desviar-se do seu caminho natural, a vertical.

Para transferir um conjunto de forças ao solo podemos usar muitos ou poucos caminhos

Uma estrutura com muitos caminhos tende a tê-los mais estreitos; já as com poucos caminhos sofrem um maior acumulo de forças em cada um, abrigando-os a serem mais largos.

A analogia com uma estrutura viária deixa bem clara essa noção de distribuição de caminhos. Se a ligação entre dois bairros for feita por apenas uma rua, deve-se construir uma rua bem larga, para que não haja engarrafamento. Se, ao contrário, houver várias ruas ligando os dois bairros, não haverá necessidade de ruas muito largas.

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O trabalho do Engenheiro Civil no projeto estrutural é dividido tradicionalmente em quatro fases:(i) concepção, (ii) modelação estrutural,(iii) dimensionamento e (iv) detalhamento

EQUILÍBRIO

Equilíbrio Entre as propriedades desejadas para as estruturas, a mais importante é que, quando submetidas às mais diferentes forças, possam manter-se em equilíbrio durante toda a sua vida útil.

Diz-se que um objeto está em equilíbrio quando não há alteração no estado das forças que atuam sobre ele.

 -          Equilíbrio estático: a partícula possui resultante das forças nula e está em repouso em relação a um referencial.

-          Equilíbrio dinâmico: a partícula possui resultante das forças nula e está em movimento retilíneo uniforme em relação a um referencial

Condição de Equilíbrio: v =cte ou a=0 , num dado referencial.

I) Equilíbrio Estático: v=cte=0 , repouso.

II) Equilíbrio Dinâmico: v=cte ,v ≠0 , movimento retilíneo e uniforme (MRU).

pincamentos.blogspot.com

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Exemplo:• Vejamos o caso de uma barra homogênea em equilíbrio estático, apoiada sobre dois suportes horizontais e sujeita

a uma força , conforme a figura.

• Analisando as forças que agem na barra temos:

Centro de GravidadeA definição de centro de gravidade é importante para se entender a estabilidade de um corpo. Analogamente ao centro de massa, que corresponde a uma média ponderada das massas das partículas que formam um determinado corpo, o centro de gravidade é um ponto de aplicação do peso total de um corpo. Entenda-se peso total como sendo a soma vetorial de todas as forças gravitacionais que agem em cada partícula constituinte do corpo.

O cálculo do centro de gravidade (xCG) de um corpo é feito de maneira simples quando consideramos que a aceleração da gravidade que atua em um corpo é constante em todos os pontos do mesmo. Nesta

situação o centro de gravidade coincide como o próprio centro de massa (xCM)

O centro de gravidade é importante também na estabilidade dos corpos. Nos automóvel quanto mais baixo for o seu centro de massa e quanto maior for a área de apoio do carro em relação ao chão, maior é sua estabilidade. Isso permite o carro percorrer curvas com uma determinada inclinação sem que o mesmo tombe. Para que isso ocorra a reta vertical que passa pelo centro de massa do um corpo deve sempre passar pela base de apoio

Condições de equilíbrio nas estruturas

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.

ARCO

"O arco está para a Arquitetura assim como a roda está para a mobilidade humana"

O arco na arquitetura

As civilizações da antiguidade foram as primeiras a utilizarem o arco, embora o Antigo Egito, a Babilônia, a Grécia Antiga e a Assíria o tenham restrito a construções no subsolo, nomeadamente em estruturas de drenagem e abóbadas. Mas foram os romanos, os maiores responsáveis pelo seu uso em grande escala, possibilitando a criação de construções arquitetônicas de maiores vãos, com abóbadas e cúpulas possuindo dimensões monumentais, como por exemplo, o Coliseu de Roma, um dos mais importantes monumentos da cidade.

ELEMENTOS CONSTRUTIVOS EM ARCOS

O termo arco, do latin arcus, se define em termos técnicos como um elemento construtivo e de sustentação que de forma mais ou menos curva, cobre o vão ou espaço existente entre dois pontos fixos.

Os arcos são sistemas estruturais que vencem grandes vãos e sofrem compressões simples, gerando esforços horizontais (empuxos) nos apoios, que serão tanto maiores quanto menores forem às flechas do arco. Estes elementos têm uma relação mínima entre vão e flecha para que se comportem como tais.

Caso esta não se cumpra, o arco se comporta como uma viga de eixo curvo (CALADO; PAIS DA SILVA, 2005).

Normalmente, os arcos são solicitados em compressão sob seu peso próprio. Devido ao uso eficiente do material, os arcos têm sido construí- dos com vãos de mais de 600 metros. Para estar em compressão pura, um estado de tensão eficiente, o arco deve ser projetado de modo que a resultante das forças internas de cada seção passe pelo centroide.

Para determinado vão e elevação, existe somente uma forma de arco na qual a solicitação direta ocorrerá para um sistema de forças em particular. Para outras condições de carga, desenvolvem-se momentos fletores que podem produzir grandes deslocamentos em arcos delgados.

A escolha da forma de arco apropriada por parte dos antigos construtores nos períodos romano e gótico representou um entendimento bastante sofisticado do comportamento estrutural. (Como os registros históricos relatam muitas falhas de arcos de alvenaria, obviamente nem todos os construtores entenderam a ação do arco.)

AQUEDUTO ROMANO – SEGÓVIA

Ativo até o final do século 19, o aqueduto levava a água da serra, distante cerca de 17 km, até a cidade. Sua gigante estrutura é composta por 167 arcos formados por pedras unidas sem nenhum tipo de argamassa entre elas. Por isso, é considerado uma das mais importantes obras da engenharia na Espanha.

coisasdaarquitetura.wordpress.com

As estruturas estarão a sua vista para entendê-las. As razões pelas quais indicamos aosalunos procurarem estruturas metálicas ou de madeira são pelo fato de que nas estruturas deconcretos armado seus elementos estruturais não serem visíveis , didáticos e compreensíveis comonos outros dois tipos de estruturas.

Basicamente um Arco Triunfal clássico é formado por dois pilares maciços e interligados por um arco semiesférico contendo ainda, uma cobertura em forma de telhado ou reta, complementado por estátuas e inscrições ressaltando vitórias ou eventos importantes.

Arcos

São barras curvas, em que os esforços solicitantes predominantes são forças normais de compressão, agindo simultaneamente ou não, com momentos fletores

Transmissão de cargas

Vitor Amaral Lotufo

Catedrais.

Além da escolha da geometria do arco, é necessário que também seja garantido que o empuxo horizontal nos apoios seja absorvido pela fundação.

BibliografiaRebello, Y. C. P., A Concepção Estrutural e a Arquitetura, Zigurate Editora, São Paulo, 2001.

ALMEIDA, Maria Cascão Ferreira de. Estruturas Isostáticas. São Paulo: Oficina de Textos, 2009

ONOUYE, Barry; KANE, Kevin. Estática e Resistência Dos Materiais Para Arquitetura e Construção de Edificações. Rio de Janeiro: LTC. 4ª Ed. 2015.

Engel, H., “Sistemas de Estructuras/Sistemas Estruturais”, Editorial Gustavo Gilli, Barcelona, 2001.

DIEZ, Gloria. Projeto estrutural na arquitetura. Porto Alegre: Masquatro. 2012

CHING, Francis. Sistemas estruturais ilustrados. Porto Alegre: Bookman, 2010

BOTELHO, M. C. Concreto Armado “Eu Te Amo” para arquitetos. Vol.1. São Paulo: Edgard Blücher, 2002.

SALVADORE, Mario. Por que os edifícios ficam de pé: a força da arquitetura. 2'. ed. – São Paulo: Editora WMF Martins Fontes, 2011. -(Coleção mundo da arte).