Aco e Madeira Sistemas Estruturais

Capítulo 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, ?d 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 aportar a estrutura, resultando em uma estrutura com ligações 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 estrutu?rais horizontais (vigas) e verticais (pilares) e as cargas horizontais devidas à ação dos ventos tem ?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 absorvidas 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 Planta Corte B-B 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. Planta Corte AA Corte BB Figura 4.6 - Estrutura contraventada e aporticada Planta Elev. dos eixos 1 e 6 Elev. filas B e C Elev. dos eixos 2 a 5 Edifícios de Múltiplos Andares em Aço Planta Corte AA Corte BB Figura 4.7 - Estrutura contraventada e aporticada Planta Corte AA Corte BB 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 Planta Corte AA 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). Fig. 4.10 - Edifício com treliças inter-pavimentos Planta Corte AA 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. (Figuras 4.11 e 4.12) Planta Fig. 4.11 - Pisos suspensos com núcleo de concreto Corte A-A Planta Fig. 4.12 - Pisos suspensos com estrutura portante metálica Corte A-A