Análise Estrutural-2023-2

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 1 MECÂNICA GERAL II ANÁLISE ESTRUTURAL Prof.º Msc José Lucas Sobral Marques MECÂNICA GERAL II ANÁLISE ESTRUTURAL Prof.º Msc José Lucas Sobral Marques SETOR DE TECNOLOGIA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL 1 Análise Estrutural 2 • “A engenharia estrutural é a ciência e a arte de planejamento, projeto e construção de estruturas seguras e econômicas que servirão seus propósitos destinados.” Economia Segurança Viabilidade Executiva Requisitos Sociais Requisitos Ambientais 1 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 2 Análise Estrutural 3 • Todas as edificações, construções e facilidades possuem um sistema estrutural, que devem resistir com segurança aos carregamentos aplicados. Fonte: Prof. Marcos Arndt Análise Estrutural 4 Conceitos Importantes: • Estrutura  é o conjuntos dos elementos resistentes de uma construção, convenientemente associados. • Elementos Resistentes vigas, pilares, lajes, tirantes, escoras, arcos, etc. 3 4 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 3 Análise Estrutural 5 Conceitos importantes: • Materiais Empregados  Madeira, pedra, tijolos de barro, blocos de concreto, aço, alumínio, concreto armado, concreto protendido, etc. Análise Estrutural 6 Conceitos importantes: • Fatores de escolha dos materiais: – Natureza dos esforços; – Natureza da obra; – Natureza estética; – Natureza econômica; – Facilidade de construção e aquisição; – Caráter provisório ou permanente. 5 6 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 4 7 Fase de planejamento Projeto estrutural preliminar Estimativa de cargas Análise estrutural Os requisitos de segurança e em serviço são satisfeitos? Fase de construção SIM NÃO Revisão estrutural do projeto Análise Estrutural Análise Estrutural 8 Fase planejamento • Estabelece requisito funcionais da estrutura proposta; • Arranjo Geral e as dimensões da estrutura; • Consideração dos possíveis tipos de estrutura; • Estética; • Requisitos sociais; • Requisitos ambientais. 7 8 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 5 Análise Estrutural 9 Projeto Estrutural Preliminar • Dimensões dos elementos do sistema estrutural são estimadas com base em análises aproximadas para serem avaliadas na fase seguinte. Análise Estrutural 10 Estimativa de Cargas • Determinação de todas as cargas que podem agir sobre a estrutura:  NBR 6120: peso próprio de materiais e cargas verticais mínimas em edifícios;  NBR 6123: vento;  NBR 7188: carga móvel em ponte rodoviária e passarela de pedestres;  NBR 7189: carga móvel em obras rodoviárias;  NBR 7187: pontes de concreto;  Outros: catálogos, especificações técnicas, etc. 9 10 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 6 Análise Estrutural 11 Fase Análise Estrutural 1. Modelo estrutural • Modelo analítico utilizado para representar matematicamente a estrutura; • Incorpora as teorias e hipóteses elaboradas para descrever o comportamento da estrutura; • O modelo estrutural simula a estrutural real!!! Realista; Resultados coerentes com a física; Pense como que a estrutura trabalha Análise Estrutural 12 Fase Análise Estrutural • Os carregamentos definidos são utilizados para realizar análise da estrutura para determinar tensões, deslocamentos, etc. 11 12 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 7 Análise Estrutural 13 Fase Análise Estrutural • A análise estrutural é a etapa do projeto estrutural na qual é realizada uma previsão do comportamento: – Teorias físicas e matemáticas Estrutura real Modelo Estrutural Modelo Discreto Modelo Computacional Análise Estrutural 14 Fase Análise Estrutural 1. Modelo estrutural 13 14 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 8 Análise Estrutural 15 Fase Análise Estrutural 1. Modelo estrutural Análise Estrutural 16 Fase Análise Estrutural 1. Modelo estrutural 15 16 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 9 Análise Estrutural 17 Fase Verificação de Segurança em Serviço • Resultados da análise são usados para determinar se a estrutura satisfaz ou não os requisitos de segurança em serviço das normas de projeto.  NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto procedimento  NBR 8800: Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios;  NBR 7190: Projeto de estruturas de madeira. Análise Estrutural 18 Fase Projeto Estrutural Revisado • Se os requisitos de norma não estão satisfeitos, as fases anteriores são revisadas até que a segurança seja garantida, segundo o preconizado pelas normas. 17 18 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 10 19 Classificação das estruturas 20 • Uma das decisões mais importante é a escolha do tipo de estrutura a ser utilizada para suportar os carregamentos; 1. Podem ser classificadas de acordo com a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; 2. Podem ser classificadas de acordo com o tipo de tensão primária que pode se desenvolver em seus elementos. 19 20 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 11 Classificação das estruturas 21 Quanto a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; Classificação das estruturas 22 Quanto a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; 1. Estruturas lineares ou unidimensionais • São estruturas compostas por elementos chamados barras “Barra é todo o corpo alongado, onde as tensões transversais são pequenas em relação ao seu comprimento e cujo eixo é uma linha reta ou curva aberta contínua que passa pelo centro de gravidade da seção.” 21 22 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 12 Classificação das estruturas 23 Quanto a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; 1.1 Reticulados planos • São estruturas formadas por uma ou mais barras coplanares, onde as cargas atuam no plano das mesmas Classificação das estruturas 24 Quanto a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; 1.2 Reticulados espaciais • São estruturas formadas por barras no espaço, em planos diferentes, onde as cargas atuam num plano diferente das barras. Vigas balcão 23 24 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 13 Análise Estrutural 25 Quanto a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; 1.2 Reticulados espaciais Classificação das estruturas 26 Quanto a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; 2. Estruturas superficiais ou bidimensionais • São estruturas com duas dimensões predominantes sobre a terceira. 2.1 PLACAS (LAJES): Estruturas superficiais onde as cargas agem em plano perpendicular ao plano médio 25 26 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 14 Classificação das estruturas 27 Quanto a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; 2.2 Chapa • São estruturas bidimensionais formadas por dois planos paralelos próximos, estando as forças situadas no plano médio. Classificação das estruturas 28 Quanto a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; 2.3 Casca • São estruturas formadas por duas superfícies curvas próximas, com carga atuando em qualquer plano 27 28 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 15 Classificação das estruturas 29 Quanto a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; 2.4 Membrana • Placa ou casca sem resistência a flexão Classificação das estruturas 30 Quanto a disposição dos elementos resistentes e ao modo como agem os esforços externos; 3. Estruturas Volumétricas ou Tridimensionais • São estruturas em que todas as dimensões são relevantes 29 30 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 16 Classificação das estruturas 31 Quanto ao o tipo de tensão primária que pode se desenvolver em seus elementos; Tracionadas Comprimidas Cisalhamento Treliças Flexão Classificação das estruturas 32 Quanto ao o tipo de tensão primária que pode se desenvolver em seus elementos; 1. Estruturas Tracionadas • Os elementos das estrutura estão submetidos a tração pura sob ação de cargas externas 31 32 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 17 Classificação das estruturas 33 Quanto ao o tipo de tensão primária que pode se desenvolver em seus elementos; 2. Estruturas Comprimidas • Os elementos das estrutura desenvolvem principalmente tensões compressivas sob ação de cargas externas Classificação das estruturas 34 Quanto ao o tipo de tensão primária que pode se desenvolver em seus elementos; 3. Treliças • Os elementos das estrutura são retos e conectados nas duas extremidades por ligações rotuladas. Quando cargas aplicadas nos barras encurtam ou alongam 33 34 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL PROFESSOR JOSÉ LUCAS SOBRAL MARQUES 18 Classificação das estruturas 35 Quanto ao o tipo de tensão primária que pode se desenvolver em seus elementos; 4. Estruturas de Cisalhamento • São utilizados em edifícios de múltiplos andares para reduzir os movimentos laterais devido cargas de vento e terremoto. Suportam principalmente cisalhamento no plano, com pequenas tensões de flexão. Classificação das estruturas 36 Quanto ao o tipo de tensão primária que pode se desenvolver em seus elementos; 5. Estruturas de Flexão • Resistem principalmente a tensões de flexão, mas também resistem a tensões de cisalhamento associadas aos carregamentos e deformações.  Vigas, pórticos rígidos, lajes, placas 35 36