APOIOS ESTRUTURAIS¹ Bergson de Paula Santana² Fabiano Junqueira Ayres³
RESUMO O sistema estrutural (lajes, vigas, pilares e fundações), deve ser analisado tanto do ponto de vista técnico, que é o da Engenharia, quanto deve ter uma visão do arquitetônico, que é o preponderante da Arquitetura. Após o surgimento da Revolução Industrial, foram inseridas novas técnicas e novos materiais, com modelos teóricos, que antes só eram observados pelo homem, deram lugar a projetos que mostraram que as obras podiam ser realizadas sem observações anteriores, o que acabou com o processo de tentativa e erro. Palavras chaves: Engenharia, Arquitetura, Revolução Industrial.
1-INTRODUÇÃO
Os diversos apoios existentes fazem parte da construção civil e sua aplicabilidade é enorme. Por isso é fundamental que se conheça suas características que formam os sistemas estruturais. Os sistemas estruturais fazem as construções permanecerem estáticas, isto é, paradas, onde suas peças permitirão ou não movimentos, que são chamados de graus de liberdade. Quando receberem solicitações externas de carregamentos, transmitirá essas forças para as vigas, depois para os pilares, fundações e a terra. t erra. A função dos apoios é impedir movimentos, são chamados de apoios móveis, fixos e engastes.
1. Paper apresentado à disciplina Mecânica Geral, da Unidade de Ensino Superior Dom Bosco – UNDB. 2. Aluno do 3º período do Curso de Engenharia Civil, da UNDB. 3. Professor Mestre, Fabiano Junqueira Ayres.
2-PROBLEMA Identificar os tipos de apoios, sistemas estruturais e sua aplicabilidade na construção civil. 3-OBJETIVO Aprender sobre sistemas estruturais, características e quais a suas funções na construção civil, tirando o máximo proveito do seu para solucionar problemas encontrados na engenharia. 4-ELEMENTOS ESTRUTURAIS As estruturas planas são formadas por barras de eixo planas ligadas entre si, de modo que seus eixos sejam coplanares e as forças atuantes estejam situadas no mesmo plano. Para que um sistema alcance o equilíbrio é necessário que não haja rotação, translação, o que significa matematicamente que: Somatório dos momentos igual a zero. Somatório das forças verticais igual a zero. Somatório das forças horizontais igual a zero.
O equilíbrio só é alcançado quando alguns movimentos são impedidos, o que são chamados de graus de liberdade, tarefa essa que é realizada pelos apoios, que podem chegar a restringir de uma a três direções de movimento. 4.1-GRAUS DE LIBERDADESão as direções em que pode acontecer o movimento quando é aplicada uma força. Nas estruturas planas, os movimentos possíveis são nos eixos x e y, e no eixo z acontece uma rotação sobre ele mesmo. 4.2- APOIOSSão elementos estruturais que se ligam ao exterior, proporcionando uma restrição de um ou alguns graus de liberdade. Essas restrições acontecem devido as Reações de apoio. Os apoios são classificados de acordo com a quantidade de movimentos que impedem. 4.3-OS PRINCIPAIS SÃO: Primeiro grau, uma direção impedida; segundo grau, duas direções impedidas; terceiro grau, duas translações, mais a rotação impedida. São comumente chamados de Apoio Móvel, Apoio Fixo e Engaste. 4.3.1-APOIO MÓVELSão elementos de suporte que impedem apenas um grau de liberdade, normalmente a translação vertical.
Fig.01- Exemplos de apoios Móveis Esses apoios são utilizados em algumas construções mecânicas e na construção civil, utilizado na construção de pontes e algumas estruturas de concreto, já que esse tipo de apoio permite a translação horizontal das peças apoiadas, causadas pela dilatação das mesmas. 4.3.2- APOIO FIXORestringem duas direções de movimentos, impedem a translação vertical e restringe a translação horizontal. Assim ficando livre apenas o movimento de rotação. Por isso é representado comumente com um círculo ou uma dobradiça, algo que permita a rotação.
Fig.02- Representação de um apoio fixo. Esses apoios são utilizados em várias peças do cotidiano, como em retrovisores, dobradiças de portas e na construção civil, utilizados principalmente em obras de concreto pré-fabricados, como rótulas de vigas de gerber.
4.3.3-ENGASTESSão os apoios mais utilizados na construção civil, já que eles garantem a total imobilidade das peças, tornando a estrutura muito estável.
Fig.03- Representação de um engaste.
Fig.04- Pilar com engaste de concreto.
Engaste
Apoio fixo
Apoio móvel
3 reações de apoio: - reação momento (M), - reação horizontal (H), - reação vertical (R), logo: 3 incógnitas.
2 reações de apoio: - reação horizontal (H), - reação vertical (R), logo: 2 incógnitas.
1 reação de apoio: - reação vertical (R), logo: 1 incógnita
Fig. 04 A- Exemplo de apoios móveis. 5-O SISTEMA ESTRUTURAL O sistema estrutural (lajes, vigas, pilares e fundações), deve ser analisado tanto do ponto de vista técnico, que é o da Engenharia, quanto deve ter uma visão do arquitetônico, que é o preponderante da Arquitetura. 5.1-DEFINIÇÃO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS:
Fig. 05- Exemplo de um Sistema Estrutural.
5.1.1-LAJES Estrutura laminar onde duas dimensões são iguais e a terceira de menor dimensão.
Fig.06- Exemplo de uma laje. 5.1.2-VIGAS Estrutura reticular onde uma das dimensões é maior consideravelmente que as outras duas.
Fig.07- Exemplo de uma Viga.
As vigas em um Sistema Estrutural podem estar apoiadas diretamente sobre os pilares como também sobre outras vigas.
Fig.08- Aplicações práticas das vigas 5.1.3-PILAR Estrutura em que uma das dimensões é muito maior que as outras duas.
Fig.09- Exemplo de uma viga. 5.1.4-FUNDAÇÃO Estrutura tridimensional que as três medidas de grandeza são iguais.
Fig.10- Exemplo de uma fundação.
6- ESTÁTICA Responsável pela técnica aplicada a um projeto, ela faz com que a estrutura não caia, suportando as cargas e transportando-as sem deformações excessivas, das lajes, para as vigas, pilares, fundações até o terreno. A principal função de um sistema estrutural, para uma edificação é ser estática, porém podem acontecer algumas falhas nos cálculos que definem os sistemas estruturais da edificação, tais como: A principal função, do ponto de vista estrutural, para uma edificação é ser estática, porém:
Ela pode se "inclinar": Por não estar bem travada Ela pode se deformar e/ou fissurar excessivamente, em partes ou como um todo, devido a excesso de carga ou travamento inadequado.
Partes da estrutura podem ser afastadas uma da outra devido a falhas nas juntas (para estruturas metálicas ou de madeira).
Um ou mais pilares de um edifício sujeitos a carga de compressão podem flexionar ao máximo até que, a menos que o carregamento seja retirado, eles rompem. Os materiais podem estar sobrecarregados gerando ruptura Fig.11- Exemplos de problemas nos sistemas estruturais.
Por problemas fundação.
de
7-CONCEITO DE CARREGAMENTO São forças que causam deformações em uma estrutura, que tem que serem combatidas com as reações de apoio, cálculos das forças e dos momentos. 7.1- TIPOS DE CARREGAMENTOS
Concentrado- mostra uma força aplicada em um ponto de uma estrutura.
Unidade: N Força concentrada: Sobre uma laje: um cofre no meio de uma sala
Sobre uma viga: reação de outra viga
Sobre um pilar: reação das vigas que se apoiam no pilar
Sobre a fundação: carga do pilar que chega à fundação
Fig.13- Exemplos de cargas concentradas.
Distribuído/m- representa uma força distribuída sobre uma parte da estrutura.
Unidade: kN/m.
Força distribuída/m: Sobre uma laje: Sobre uma viga: peso de uma parede de alvenaria. peso de uma parede de alvenaria.
Fig.14- Exemplos de cargas distribuídas.
Distribuído/ m²- representa uma força distribuída sobre uma superfície da estrutura.
Exemplo de força distribuída/m : Sobre peso das
uma pessoas sobre
a
laje: laje
Fig. 15- Exemplos de carregamentos/m²
8- PROBLEMAS ENCONTRADOS EM SISTEMAS ESTRUTURAIS
Fig.16- Fissuras na estrutura de apoio em uma das margens.
Fig. 17- Vigas da ponte apresenta eflorescência e lixiviação.
9-CONCLUSÃO A engenharia devido à grande ascensão está passando por um ótimo momento devido aos investimentos do Governo Federal, atuando no combate à miséria com vários programas sociais, que se não resolvem, pelo menos amenizam um pouco, o lastro deixado nos últimos anos pelos governos anteriores. É de fundamental importância que os estudantes de Engenharia tenham pleno conhecimento das ferramentas que utilizarão para solucionar problemas todos os dias, depois de formados, e o conhecimento dos sistemas estruturais é um deles. 10-REFERÊNCIAS http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Parte01/FrameCurso1Completo.htm
