Resumo Estruturas Parte 1

 

Fontes: NBR 6120, 6118, 12655, 8681; anotações de aulas; material de estudo do Ponto dos Concursos; apostila de Concreto Armado USP.

Sistemas estruturais são sistemas tridimensionais de resposta à forças que são ajustadas para acomodar cargas externas de qualquer direção.

Ações que atuam sobre uma estrutura de concreto armado 

As forças são designadas por ações diretas e as deformações impostas por ações indiretas. Em função de sua variabilidade no tempo, as ações podem ser classificadas como:

1. Ações permanentes;
2. Ações variáveis;
3. Ações excepcionais.

 1. Ações Permanentes: ocorrem com valores praticamente constantes, ou com pequena variabilidade em torno de sua média, ao longo de toda a vida útil da construção. Este tipo de carga é constituído pelo peso próprio da estrutura e pelo peso de todos os elementos construtivos fixos e instalações permanentes. As ações permanentes são divididas em:

a) Ações permanentes diretas: são constituídas pelo peso próprio da estrutura, dos elementos construtivos fixos, das instalações e outras como equipamentos e empuxos.

b) Ações permanentes indiretas: são constituídas por deformações impostas por retração do concreto, fluência, recalques de apoios, imperfeições geométricas e protensão.

OBS:Quando forem previstas paredes divisórias, cuja posição não esteja definida no projeto, o cálculo de pisos com suficiente capacidade de distribuição transversal da carga, quando não for feito por processo exato, pode ser feito admitindo, além dos demais carregamentos, uma carga uniformemente distribuída por metro quadrado de piso não menor que um terço do peso por metro linear de parede pronta, observado o valor mínimo de 1 kN/m2.

As cargas de natureza permanente que atuam nas lajes são compostas basicamente por:

• Peso próprio da laje;
• Peso da regularização;
• Peso do enchimento;
• Peso do revestimento;
• Peso das alvenarias sobre as lajes.

Quando o carregamento das paredes são aplicados diretamente sobre as vigas, são considerados lineares. Quando aplicados sobre as lajes, são distribuídos sobre sua superfície, tornando-se superficiais.

2. Ações Variáveis: variam de intensidade de forma significativa em torno de sua média, ao longo da vida útil da construção. São classificadas em diretas, indiretas e dinâmicas.

a) Ações variáveis diretas: são constituídas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construção, pela ação do vento e da chuva, devendo respeitar as prescrições feitas por normas específicas. Como cargas verticais previstas para o uso da construção tem-se: cargas móveis (considerando o impacto vertical), impacto lateral, força longitudinal de frenação ou aceleração, força centrífuga.

Obs: Cargas Acidentais para a NBR-8681 são “as ações variáveis que atuam nas construções em função de seu uso (pessoas, mobiliário, veículos, materiais diversos, etc).”

b) Ações variáveis indiretas: são causadas pelas variações da temperatura, podendo ser com variação uniforme e não uniforme de temperatura.

c) Ações dinâmicas: quando a estrutura, pelas suas condições de uso, está sujeita a choques ou vibrações, os respectivos efeitos devem ser considerados na determinação das solicitações e a possibilidade de fadiga deve ser considerada no dimensionamento dos elementos estruturais

Fadiga: É o efeito observado em estruturas com estado de tensões bem abaixo da tensão de ruptura quando se pode desenvolver um acúmulo do dano com cargas cíclicas continuadas conduzindo a uma falha do componente ou estrutura.

Condições peculiares: Nos compartimentos destinados a carregamentos especiais, como os devidos a arquivos, depósitos de materiais, máquinas leves, caixas-fortes etc., não é necessária uma verificação mais exata destes carregamentos, desde que se considere um acréscimo de 3 kN/m2 no valor da carga acidental.

3. Ações Excepcionais:  São de duração extremamente curta e com muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida útil da construção. Devem ser consideradas no projeto se seus efeitos não puderem ser controlados por outros meios. São exemplos os abalos sísmicos, as explosões, os incêndios, choques de veículos, enchentes, etc.

 Espécie de cargas atuantes em estruturas

1.Cargas estáticas: são preponderantes na maioria das construções. Incluem: peso fixo de maquinarias, carga prevista dos ocupantes e materiais de construção.

2.Cargas dinâmicas: carros passando por cima da ponte.

3.Cargas vivas: incluem todas as cargas menos o peso próprio da estrutura. Ex: ocupantes, mobília, maquinarias, neve, chuva, vento, terremoto, etc.

4.Cargas mortas: o peso dos materiais estruturais e dos componentes que constituem a edificação.

5.Cargas de vento: são cargas dinâmicas, mas são tratadas como cargas estáticas equivalentes.

6.Cargas térmicas: exigem juntas de dilatação/expansão.

 

Estado limite

Estados limites de uma estrutura: estados a partir dos quais a estrutura apresenta desempenho inadequado à finalidade da construção.

1. Estados limites últimos: estados que pela sua simples ocorrência determinam a paralisação, no todo ou em parte, do uso da construção. São caracterizados por:

• perda de equilíbrio, global ou parcial, admitida a estrutura como corpo rígido;
• ruptura ou deformação plástica excessiva dos materiais;
• transformação da estrutura, no todo ou em parte, em sistema hipostático;
• instabilidade por deformação; e
• instabilidade dinâmica.

2. Estados limites de utilização: estados que pela sua ocorrência, repetição ou duração causam efeitos estruturais que não respeitam as condições para o uso normal da construção, ou que são indícios de comprometimento da durabilidade da estrutura. São caracterizados por:

• danos ligeiros ou localizados, que comprometam o aspecto estético da construção ou a durabilidade da estrutura;
• deformações excessivas, que afetem a utilização normal da construção ou seu aspecto estético; e
• vibrações de amplitude excessiva.

 

Em relação à estabilidade da estrutura de concreto armado, os Apoios são classificados em 3 tipos:

1.Hipostáticos:

• O número de vínculos é insuficiente
• Não são estáveis
• Não possuem equilíbrio estático
• Tendo, por isso, algum movimento (grau de liberdade) não restringido

2.Isostáticos

• Número de vínculos estritamente necessários para impedir qualquer movimento.

3.Hiperestáticos

• Número de vínculos superior ao necessário para impedir qualquer movimento.

 

Relembrando as principais forças que atuam nas estruturas

• Força Axial: tração e compressão. Quando você puxa um barbante, está exercendo sobre ele uma força axial, chamada de tração;

• Flexão: acontece quando você tenta dobrar uma barra. Um barbante, por exemplo, não tem rigidez à flexão, pois você pode dobrá-lo sem fazer nenhuma força. A força que mede o grau de flexão é chamada de momento fletor;

• Torção: provoca um giro em torno de seu próprio eixo, consequência do momento torçor aplicado;

• Cortante: é a força gerada pela tentativa de seccionar uma peça, empurrando uma parte para cima e outra para baixo, com forças bem próximas. O corte de uma tesoura provoca a ruptura do papel por cisalhamento. A tensão que surge é chamada de tensão de cisalhamento.

OBS- Já cobrado em concursos:

• Em edifícios muito altos, acima de 25 pav. a estrutura metálica é mais recomendada e exige contraventamento.
• O concreto é um material de fácil manutenção e conservação e seu custo, no Brasil, é menor que o do aço.