Aco e Madeira Sistemas Estruturais

Sistemas Estruturais 4.1 - INTRODUÇÃO A escolha do sistema estrutural que vai dar sustentação ao edifício é de fundamental importân- cia para o resultado final do conjunto da obra, no que tange aos aspectos de peso das estruturas, da facilidade de fabricação, da rapidez de montagem e consequentemente do custo final da estru- tura. Quando se pode utilizar contraventamentos verticais para dar estabilidade às cargas hori- zontais, como a pressão do vento, podemos fazer o resto da estrutura trabalhar de forma mais simples com maior número de ligações flexíveis e explorando ao máximo as vigas mistas, o que torna a estrutura mais leve e mais fácil de se montar. Ao contrário, quando não podemos utilizar os contraventamentos, temos que aporticar a estrutura, resultando em uma estrutura com liga- ções rígidas, o que torna mais lenta a montagem e a estrutura menos econômica. 4.2 - SISTEMAS ESTRUTURAIS Os sistemas estruturais dos edifícios são formados principalmente por componentes estruturais horizontais (vigas) e verticais (pilares) e as cargas horizontais devidas à ação dos ventos têm sempre uma grande influência no seu dimensionamento. Os principais componentes estruturais dos edifícios são: - Pilares externos e internos; - Vigas principais e secundárias (alma cheia e ou treliça); - Contraventamentos; - Lajes e Painéis. Figura 4.1 - Componentes estruturais típicos de um Edifício Capítulo 4 - Sistemas Estruturais Os sistemas estruturais mais empregados nos edifícios são sempre variações e combinações destes componentes estruturais. As figuras a seguir mostram esquematicamente os principais sistemas estruturais: 4.2.1 - Quadro contraventado Combinando uma estrutura em quadro rotulado ou rígido com uma treliça vertical, tem-se um aumento da rigidez da mesma. O projeto pode ser feito de modo que pelo quadro sejam ab- sorvidas as cargas verticais e pelas treliças verticais formadas pelos contraventamentos as ações do vento ou sísmicas. Este sistema torna a estrutura mais econômica (Figura 4.2 e 4.3). 4.2.2 - Quadro rígido Os quadros verticais transversais são compostos pelos pilares e vigas ligadas rigidamente nos nós. A transmissão das cargas horizontais para os quadros é feita através das lajes. Nos casos em que as lajes não tenham rigidez suficiente para a transmissão destes esforços, empregam-se contraventamentos horizontais nos planos dos pisos. Este sistema é empregado em prédios de pequena e média altura e só é econômico para pequenos espaçamentos entre colunas (Figura 4.4). Figura 4.2 - Estrutura contraventada nos dois sentidos Edifícios de Múltiplos Andares em Aço Figura 4.3 - Estrutura contraventada nas faces e no centro. Figura 4.4 - Quadro rígido nos dois sentidos. Capítulo 4 - Sistemas Estruturais 4.2.3 - Sistema Misto - contraventado e aporticado Este sistema estrutural, composto por contraventamento em um dos sentidos, e aporticado no outro, é muito comum, visto que em muitos casos a arquitetura interna do edifício não permite contraventar nos dois sentidos como é o caso de vários prédios comerciais (Figuras 4.5 a 4.8). Figura 4.5 - Estrutura contraventada e aporticada Figura 4.6 - Estrutura contraventada e aporticada Edifícios de Múltiplos Andares em Aço Figura 4.7 - Estrutura contraventada e aporticada Figura 4.8 - Estrutura contraventada e aporticada Capítulo 4 - Sistemas Estruturais 4.2.4 - Quadro com núcleo central Em edifícios mais altos, o quadro rígido apresenta, quando submetido a cargas horizontais, grandes deformações. Introduzindo o núcleo de concreto, a resistência lateral é aumentada. Neste núcleo ficam normalmente a caixa dos elevadores e as escadas. Para edifícios muito elevados o núcleo não é tão eficiente na absorção das cargas horizontais (Figura 4.9). Figura 4.9 - Edifício com núcleo central de concreto 4.2.5 - Treliças inter-pavimentos As treliças são assentadas de tal modo que os pisos se apóiam alternadamente na corda superior ou na corda inferior das mesmas. Além de suportar as cargas verticais, este sistema reduz não só a necessidade de contraventamentos, como a flexa devido às cargas horizontais (Figura 4.10). Figura 4.10 - Edifício com treliças inter-pavimentos Edifícios de Múltiplos Andares em Aço 41 4.2.6 - Pisos suspensos Este sistema oferece o emprego mais eficiente do aço, uma vez que emprega tirantes ao invés de colunas para suportar as cargas dos pisos. Os tirantes na periferia levam as cargas até as vigas em balanço fixadas no topo do núcleo central, geralmente uma treliça. (Figura 4.11 e 4.12) Fig. 4.11 - Pisos suspensos com núcleo de concreto Corte AA Planta Fig. 4.12 - Pisos suspensos com estrutura portante metálica Planta Corte AA