ANÁLISE ESTRUTURAL

Para a análise estrutural, considera-se cargas constantes no tempo, ou dinâmica, levando em conta as variações das cargas e os modos de vibração da estrutura.

Parâmetros que influenciam a concepção de sistemas estruturais

A estrutura é conjunto formado pelas partes resistentes que garantem a estabilidade de um objeto de projeto, por exemplo, uma edificação. Quando se projeta uma estrutura, a análise do comportamento estrutural exige que sejam feitas algumas simplificações que conduzem a modelos estruturais. Para que se defina o sistema estrutural mais adequado, para uma determinada situação de projeto, devem ser considerados vários fatores. Os principais são:

·      Projeto arquitetônico

®  Aspectos funcionais (dimensão do espaço interno, iluminação, limitações do espaço

exterior, etc.);

®  Aspectos estéticos (sistemas diferentes geram formas diferentes).

·      Carregamento atuante

®  Permanente;

®  Variável acidental ou efeito do vento.

·      Condições de fabricação, transporte e montagem da estrutura (vias de acesso,

içamento);

·      Material estrutural a ser utilizado (cada material possui características mecânicas

peculiares): o material deve estar adequado aos tipos de esforços solicitantes pelas estruturas. 

Para identificação do sistema estrutural mais adequado deve-se:

1.    Identificar as possíveis opções;

2.    Analisar e comparar as vantagens e inconvenientes de cada um.

Classificação das peças estruturais quanto à geometria

Os sistemas estruturais são modelos de comportamento idealizados para representação e análise de uma estrutura tridimensional. Estes modelos obedecem a uma convenção. Esta convenção pode ser feita em função da geometria das peças estruturais que compõem o conjunto denominado sistema estrutural.

Quanto à geometria, um corpo pode ser identificado por três dimensões principais que definem seu volume. Conforme as relações entre estas dimensões, surgem quatro tipos de peças estruturais:

·      Barra – duas dimensões da mesma ordem de grandeza e uma terceira maior que as

outras duas;

·      Barra de elementos delgados – as três dimensões principais são de diferentes ordens

de grandeza. É o caso dos perfis metálicos, onde a espessura é muito menor que as dimensões da seção transversal, que é menor que o comprimento da peça. As barras de elementos delgados são tratadas, sob o ponto de vista estrutural, da mesma forma que as barras, exceção feita à solicitação por torção;

·      Folhas ou lâminas – duas dimensões de mesma ordem de grandeza, maiores que a

terceira dimensão. Subdividem-se em:

®  Placas – carregamento perpendicular ao plano médio;

®  Chapas – carregamento contido no plano médio;

®  Cascas – superfície média curva;

®  Bloco – as três dimensões são da mesma ordem de grandeza.

Vínculos

Vínculos são elementos que impedem o deslocamento de pontos das peças, introduzindo esforços nesses pontos correspondentes aos deslocamentos impedidos. Os deslocamentos podem ser de translação ou de rotação.

Vínculos no plano

No plano, um corpo rígido qualquer tem três graus de liberdade de movimento: deslocamento em duas direções e rotação.

·      Apoio simples ou de primeiro gênero – reação na direção do movimento impedido.  

Exemplo de movimento: rolete do skate;

·      Articulação, rótula ou apoio do segundo gênero – exemplo de movimento: dobradiça;

·      Engaste ou apoio de terceiro gênero – exemplo de movimento: poste enterrado no

solo.

Exemplos de vínculos

®  Apoio rotulado em viga de ponte;

®  Apoio com material de baixo coeficiente de atrito, funcionando como roletes;

®  Rolete nos apoios de vigas de concreto protendido de uma ponte rodoviária;

®  Ligação de canto rígida de um pórtico de aço. Observam-se as chapas formando uma

ligação rígida com os pilares;

®  A inclinação da rótula de apoio entre as duas vigas indica a expansão térmica do

tabuleiro da ponte. Os enrijecedores verticais na região de apoio previnem a flambagem local causadas pelas altas reações de apoio.

Estaticidade e Estabilidade

Isostática é quando a estrutura é restringida e o número de incógnitas é igual ao número de equações de equilíbrio. Hiperestática é quando a estrutura é restringida e o número de incógnitas é maior que o número de equações de equilíbrio. Hipostática é quando a estrutura não é restringida ou o número de incógnitas é menor que o número de equações de equilíbrio.

Uma estrutura está restringida quando possui vínculos para restringir todos os movimentos possíveis da estrutura (translação e rotação) como um corpo rígido.

·      Número de incógnitas

®  Externas – reações de apoio ou vinculares;

®  Internas – esforços internos necessários ao traçado dos diagramas (conhecidas as

reações de apoio) – estruturas fechadas.

·      Número de equações de equilíbrio

®  Externo – equações de equilíbrio estático para a estrutura como um todo (seis no

espaço e três no plano);

®  Interno – equações de equilíbrio estático para parte da estrutura conhecido um ou

mais esforços internos (ex.: rótula).Para a análise estrutural, considera-se cargas constantes no tempo, ou dinâmica, levando em conta as variações das cargas e os modos de vibração da estrutura.