Aula 7 - ESTRUTURAS-Sistemas Estruturais-V2

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL

DEFINIÇÃO

PCC 2435 - Tecnologia da Construção de Edifícios I

Subsistema cuja função principal é fornecer suporte para o edifício

Sistemas estruturais

Absorver e transmitir, para as fund fu ndaç açõe ões, s, todo todoss os es esfo forço rçoss incidentes, com segurança pré-definida.

Profs. Fernando H. Sabbatini, Francisco Ferreira Cardoso, Luiz Sergio Franco, Mercia M. B. Barros Aula 8

2007

DEFINIÇÃO C A I C T Subsistema cuja função Á T A E Ssuporte principal é fornecer O R S Ç F N E A T E I S S I S para o edifício V V E Í G U R S E O S R A , Q U A N D E S P R E V I R T N A Í C O e A O Ç Õ transmitir para as G A R E Absorver F C I O À S I F D D D O fund fu ões, s, tod todos os os es esfo forço rçoss D M T Iaçõe Endaç B U S inc incid iden ente tes, s, co com m se segu gura ranç nçaa pr préédefinida.

EXIGÊNCIAS DE DESEMPENHO 

Segurança Estrutural  



Estabilidade Global e dos Elementos Resistência Mecânica

Limitação de:   

Deformações Deslocamentos Fissuração

EXIGÊNCIAS DE DESEMPENHO Resistência frente à ação do fogo  Durabilidade  Aspectos econômicos 

  

Custo inicial Custos de manutenção Depreciação

CLASSIFICAÇÃO: FUNÇÃO DOS PRINCIPAIS ELEMENTOS RESISTENTES

Elementos Lineares Barras

- Pilares, vigas

Treliças Cabos

- barras articuladas

- elementos reticulados reticulados não resistentes à flexão

Elementos Planos Placas Chapas

Elementos Espaciais Cascas Membranas Blocos

FUNÇÃ ÇÃO ÇÃ O DOS CLASSIFICAÇÃ CLASSIFICAÇÃ ÇÃO: O: FUN PRINCIPAIS ELEMENTOS RESISTENTES

Elementos lineares (estrutura reticulada)

pilares e vigas complementados por lajes (elemento estrutural plano, de vedação horizontal)

Elementos reticulares: pilares e vigas

Estrutura Reticulada

CARACTERÍ CARACTERÍ STICAS STICAS DAS ESTRUTURAS COM ELEMENTOS LINEARES (em barras) 

Dicotomia entre a estrutura e as vedações verticais CONFLITOS • NA INTERFACE (desempenho) • NO PROCESSO CONSTRUTIVO

Dicotomia – estrutura/vedação

Momentos distintos de execução

CARACTERÍ CARACTERÍ STICAS STICAS DAS ESTRUTURAS COM ELEMENTOS LINEARES (em barras)

CARACTERÍ CARACTERÍ STICAS STICAS DAS ESTRUTURAS COM ELEMENTOS LINEARES (em barras)



A estabilidade estática é garantida pela resistência dos elementos lineares e pela RIGIDEZ DO CONJUNTO





RIGIDEZ DO CONJUNTO é garantida por:









Enrijecimento dos nós Contraventamentos (barras, chapas e placas) Núcleos de rigidez (poços de escada e elevador, etc.).

CLASSIFICAÇÃ O : TIPOLOGIA DOS CLASSIFICAÇÃO ELEMENTOS RESISTENTES PRINCIPAIS

Em elementos lineares (estrutura

D O O T E P R O J MA RIGIDEZ DO I CONJUNTO por: S T E é garantida S L Enrijecimento dos nós U RA Contraventamentos (barras, chapas e T R U T S E placas) 





Elementos planos: 

reticulada) 

Núcleos de rigidez (poços de escada e elevador, etc.).

CARACTERÍ CARACTERÍ STICAS STICAS DAS ESTRUTURAS EM ELEMENTOS PLANOS 



A estabilidade estática é garantida pela resistência dos elementos lineares e pela RIGIDEZ DO CONJUNTO

Em elementos planos (placas e chapas) 

Placas – ex. lajes (os carregamentos são perpendiculares ao plano médio) Chapas – ex. paredes, painéis (os carregamentos estão contidos no plano médio)

Elementos planos - placas

Elementos planos - chapas

Painéis pré-fabricados de Concreto Armado com função estrutural-portante (Sistema Pedreira de Freitas)

Laje em concreto armado


PAREDES MACIÇAS DE CONCRETO


ALVENARIA ESTRUTURAL


CARACTERÍ CARACTERÍ STICAS STICAS DAS ESTRUTURAS EM ELEMENTOS PLANOS  Um

mesmo elemento cumpre as funções de estrutura e de vedação vertical  A estabilidade estática é garantida: ALVENARIA ESTRUTURAL



(paredes) 



pelo efeito diafragma das placas (lajes) e pelo acoplamento monolítico de todos os elementos.

CLASSIFICAÇÃ O : TIPOLOGIA DOS CLASSIFICAÇÃO

CARACTERÍ CARACTERÍ STICAS STICAS DAS ESTRUTURAS EM ELEMENTOS PLANOS

mesmo elemento cumpre as funções de estrutura e D de O vedação O T E J O vertical P R MéAgarantida: E T estática  A estabilidade S S I

pela resistência e arranjo das chapas

ELEMENTOS RESISTENTES PRINCIPAIS

 Um







A L R pela resistência e arranjo das chapas U T U (paredes) E S T R

pelo efeito diafragma das placas (lajes) e pelo acoplamento monolítico de todos os elementos.



Em elementos lineares (estrutura reticulada)



Em elementos planos (placas e chapas)



Outras – vetores ativos (espaciais, treliçadas), pneumáticas, cascas (superfícies curvas), pênseis (por cabos), etc.

Treliças espaciais

Treliças espaciais

Treliças espaciais

Casca de alvenaria cerâmica

Casca de alvenaria cerâmica

Casca de concreto armado

Subsistema Estruturas – CLASSIFICAÇÃO

Estruturas Estaiadas

Elementos espaciais – membranas

Estrutura de membrana - tecido

CLASSIFICAÇÃO: QUANTO AO PROCESSO DE PRODUÇÃ O PRODUÇÃO 

Por montagem 

acoplamento mecânico, a seco

acoplamento mecânico, a seco Boxes Pré-fabricados de Concreto Armado com função estrutural-Construção pós-guerra ( Europa)





CLASSIFICAÇÃ O : QUANTO AO CLASSIFICAÇÃO PROCESSO DE PRODUÇÃ O PRODUÇÃO 

Por montagem 




Por moldagem no local 

a úmido

moldagem no local: a úmido


CLASSIFICAÇÃ O : QUANTO AO CLASSIFICAÇÃO


PROCESSO DE PRODUÇÃ O PRODUÇÃO 

Por montagem 



Por moldagem no local 



acoplamento mecânico, a seco a úmido

Por moldagem e montagem no local

Classificação: proc proc. oc. de prod. estruturas por

por

moldagem e montagem no local



por











Classificação: proc proc. oc. de prod. estruturas


por







CLASSIFICAÇÃO : QUANTO AOS MATERIAIS

Madeira  Aço  Alvenaria (de bloco de concreto,

Estrutura de Madeira



cerâmica, sílico-calcária, etc...) Concreto (armado, protendido, com fibras, etc...)

YINGXIAN PAGODA CHINA Construído em 1056 61 m de altura Mais alta estrutura totalmente em madeira

Subsistema Estruturas – CLASSIFICAÇÃO

Estrutura de Madeira

Classificação Quanto aos materiais utilizados 

Estruturas em madeira

Ediícios de baixa capacidade de carga

Estruturas de Madeira 

Estruturas de Madeira

Estruturas de coberturas



Estrutura de Madeira 

Uso restrito no Brasil Não tem tradição de uso Disponibilidade variável em função da região Baixo desenvolvimento setorial  



Habitações de lazer de alto padrão

Estruturas de Madeira 

Uso restrito no Brasil Inexistência de financiamento dos órgãos públicos Política de reflorestamento inadequada Exigência de elevado nível de industrialização 





Estruturas de Madeira Limitações Necessidade de tratamento Suscetibilidade a incêndio Exigência de grande área para estocagem



Estruturas de Madeira 

Limitações Mão-de-obra especializada para produção e montagem Legislação restritiva 





 

Seguro Alto

Estruturas de Madeira Vantagens



 

 

Uso de ferramentas manuais Equipamentos para transporte de pequeno porte Prazo de execução curto Baixo custo

Estruturas de Aço 

Elevada resistência mecânica

Elevado potencial de utilização em EDIFÍCIOS ALTOS

Estruturas de Aço

Estruturas de Aço Grande Flexibilidade  Otimização da construção  Edifícios altos 

Cristal Palace 1851-1936 610x135m x 36m altura Projetado em 8 dias e Construído em 17 semanas 4500 ton de ferro fundido 100.000 m² de vidros

Empire State 1931 412,5 m altura Construído em 18 meses Por 42 anos maior edifício 57.000 ton de aço



Suscetibilidade a incêndio


Brasil 


Uso Restrito

Brasil 

Edifícios Comerciais

Uso Restrito

Edifícios habitacionais de pequeno porte

Steel Frame

Steel Frame


Estruturas de Aço


Limitações Não existe tradição construtiva Precária divulgação do material Normalização deficiente  





Uso de normas internacionais

Limitações Mão-de-obra especializada Equipamentos pesados para montagens



 



guindastes, máquinas de solda


Limitações: Competitividade de custo depende do prazo de execução do edifício Necessidade de investimento na racionalização global do edifício – visão sistêmica

Estruturas de Aço







Elevado potencial de racionalização


Elevado potencial de racionalização 

Detalhamento prévio do projeto Ausência de decisões em canteiros

 

Concentração das atividades em fábrica Apenas montagem no canteiro


Elevado potencial de racionalização o i m p

L C e m g a n i em g r Ausência rde decisões canteiros a O t n o m M a i o z odas eatividades d Concentração em a r p r e n o Mfábrica 





Apenas montagem no canteiro

 

Padronização de componentes

r o o Detalhamento do ç ãprojeto a n t e i prévio z a

 

Padronização de componentes

Alvenaria Estrutural 

Grande potencial de racionalização


Inicialmente: associado à construção de habitações de interesse social

ESTRUTURA + VEDAÇÃO


Edifícios de baixa altura



Edifícios de médio porte






Edifícios de padrão médio






Edifícios de padrão médioalto, com restrições de modificações da unidade

Alvenaria Estrutural: Mão-de-obra 

tradicional da construção civil; devidamente treinada


Desenvolvimento do processo construtivo e de produção Projeto Modulado Detalhamento construtivo 

Elevada produtividade Utilização equipamentos tradicionais

Alvenaria Estrutural Ausência quase total de resíduo

PROJETO PARA PRODUÇÃO



PROJETO PARA PRODUÇÃO

Instalações junto com a estrutura

Alvenaria Estrutural Custo competitivo com o concreto armado  Regularidade superficial 

Alvenaria Estrutural: Limitações  





Revestimento de pequena espessura

Estruturas em Concreto Protendido 

Empregado no Brasil desde a década de 50 Obras de grande porte 

Edifícios comerciais





Necessidade de grandes vãos Grande Flexibilidade



Edifícios de média altura Baixa possibilidade de alteração da arquitetura Necessidade de integração com outros subsistemas Necessidade de componentes de alvenaria com características adequadas

Atualmente: uso em lajes planas com grande vão

CONCRETO PROTENDIDO: uso em lajes planas com grande vão

CONCRETO PROTENDIDO: uso em lajes planas com grande vão

Vantagens Grande flexibilidade de leiaute; Racionalização do sistema de fôrmas Possibilidade de maior organização do processo.



 



CONCRETO PROTENDIDO: uso em lajes planas com grande vão 

Limitações Mão-de-obra especializada 



Diversidade de materiais a serem estocados e controlados

CONCRETO PROTENDIDO: uso em lajes planas com grande vão 

Limitações 

Equipamentos especiais 

Macacos de protensão

CONCRETO PROTENDIDO: uso em estruturas pré-fabricadas CONCRETO PROTENDIDO: uso em estruturas préfabricadas

CONCRETO PROTENDIDO: uso em estruturas pré-fabricadas 

Limitações

CONCRETO PROTENDIDO : uso em

estruturas pré-fabricadas

Vantagens Mão-de-obra tradicional da construção civil no canteiro Confere maior limpeza e organização ao canteiro de obras Prazo de execução curto



Menor flexibilidade arquitetônica Vãos médios (aprox. 10m) Pequenas alturas (aprox. 25m) Alto custo

   

Edifícios industriais e comerciais







Estruturas em Concreto Armado


Material mais utilizado

Moldado no local

Moldado no local

Estrutura reticulada com vedação de alvenaria

Classificação: materiais constituintes constituintes Concreto Armado

Médio prazo de execução


Vantagens Mão-de-obra tradicional da construção civil Equipamentos tradicionais Grande flexibilidade 

 

Estruturas em Concreto Armado 

Material mais utilizado e estudado


Custos do Edifício

Objeto deste curso Estruturas de Alvenaria Estrutural Estruturas de Aço

Disciplinas Optativas

Todos os demais serviços 9 a 19%

EXERCÍCIO


1.

Custos Forma

35 a 50%

Armadura Concreto 30 a 35%

30 a 40%

Estrutura em concreto armado

Analisando o orçamento de uma obra de um Centro Comercial de 40.000 m2, executado em estrutura pré-moldada de concreto protendido, observou que o custo por m3 dessa estrutura é muito superior ao custo do concreto armado convencional, que a empresa aplica na maioria das suas obras. Seria interessante sugerir a mudança de tipologia para diminuir o custo da obra? Explique

EXERCÍCIO 2.

Nas fases iniciais do planejamento da execução de um edifício residencial em estrutura convencional em concreto armado, vedações em alvenaria, e revestimentos argamassados; sua empresa recebeu uma proposta comercialmente vantajosa, para utilizar uma estrutura metálica. Que outros cuidados ou parâmetros devem ser também analisados para avaliar a proposta feita?

EXERCÍCIO 3.

A empresa em que você trabalha está pensado em utilizar a alvenaria estrutural em um de seus edifícios habitacionais de múltiplos pavimentos, pois foi convencida de que o processo possui diversas vantagens. Que características gerais devem ter o edifício e seu processo de produção para que essas vantagens realmente se verifiquem?

Aula 7 - ESTRUTURAS-Sistemas Estruturais-V2

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