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TEORIA DAS ESTRUTURAS
CAPIacuteTULO 1
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA ENGENHARIA DE
ESTRUTURAS
ANTONIO PIRES AZEVEDO JUacuteNIOR
AGOSTO ndash 2012
EM FASE DE REVISAtildeO
SUMAacuteRIO
1 - CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA ENGENHARIA DE ESTRUTURAS
11 ndash CONCEITO GERAL DE ESTRUTURA
12 ndash CONCEITO ESPECIacuteFICO DE ESTRUTURA
13 ndash ESTRUTURAS DA ENGENHARIA CIVIL
131 - RESENHA HISTOacuteRICA ndash MARCOS DA ENGENHARIA DE ESTRUTURAS
14 ndash ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS - FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash CONCEITO DE FORCcedilA
142 ndash TIPOS DE FORCcedilA
1421 ndash Forccedila peso
143 - PRINCIacutePIO DA ACcedilAtildeO E REACcedilAtildeO
144 DIAGRAMA VETORIAL ASSOCIADO OU DIAGRAMA DE CORPO LIVRE
145 ndash MOMENTO OU TORQUE DE UMA FORCcedilA
1451 ndash Momento como produto vetorial
1452 - Momento resultante
146 ndash EQUILIacuteBRIO DE CORPOS
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
1463 - Equiliacutebrio indiferente
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
147 - ESTAacuteTICA DOS SOacuteLIDOS
1471 - Teorema de Chasles
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
1474 - Teorema de Lamy
1475 - Teorema de Poisont
1476 - Teorema de Varignon
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
15213 ndash Estruturas de cabos
15214 ndash Estruturas em arco
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
161 ndash FORCcedilAS
162 ndash VARIACcedilAtildeO DE TEMPERATURA
163 ndash DESLOCAMENTO DE APOIOS
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
172 - CARREGAMENTOS
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
182 ndash APOIO FIXO ARTICULACcedilAtildeO FIXA OU APOIO DO SEGUNDO GEcircNERO
183 ndash ENGASTAMENTO OU APOIO DO TERCEIRO GEcircNERO
1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA ENGENHARIA DE
ESTRUTURAS
11 ndash CONCEITO GERAL DE ESTRUTURA
Segundo CASCAtildeO (2009) uma ESTRUTURA pode ser definida como a composiccedilatildeo de
uma ou mais peccedilas ligadas entre si e ao meio exterior de modo a formar um sistema em
equiliacutebrio Este equiliacutebrio pode ser estaacutetico (estudado na graduaccedilatildeo) ou dinacircmico (estudado
em geral na poacutes-graduaccedilatildeo) Em Teoria das Estruturas I estuda-se apenas o equiliacutebrio e a
anaacutelise estaacutetica
Uma estrutura eacute portanto um conjunto capaz de receber forccedilas ou solicitaccedilotildees externas
denominadas ativas absorvecirc-las internamente e transmiti-las ateacute seus apoios ou viacutenculos
onde elas encontram um sistema de forccedilas externas equilibrantes denominadas forccedilas
reativas ou simplesmente reaccedilotildees de apoio
Olhando ao nosso redor observamos que tudo o que nos cerca possui uma estrutura Por
exemplo o edifiacutecio em que estamos o computador que utilizamos a estante em que
guardamos nossos livros e a cadeira em que nos sentamos tecircm uma estrutura Noacutes proacuteprios
temos uma estrutura constituiacuteda pelos ossos muacutesculos e tendotildees
Em um edifiacutecio em construccedilatildeo por exemplo podem-se distinguir claramente alguns dos
elementos estruturais que compotildeem a parte resistente ou estrutura do edifiacutecio como sapatas
blocos pilares vigas lajes paredes sendo as sapatas e blocos elementos integrantes das
fundaccedilotildees Estes elementos podem se feitos de diversos materiais sendo os mais utilizados o
concreto o concreto armado o concreto protendido o accedilo a madeira etc
Nas figuras que se seguem podem ser verificados em diversas estruturas blocos sapatas
pilares vigas lajes escadas etc
Elementos estruturais e de vedaccedilatildeo de um edifiacutecio residencial
FONTE MASCIA NT 2008
Pilar e bloco de fundaccedilatildeo em Concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Pilares vigas lajes e paredes de fechamento
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica de seccedilatildeo transversal I
FONTE Azevedo Juacutenior
Os elementos estruturais assim como toda e qualquer estrutura devem apresentar as
propriedades de resistecircncia e rigidez ou seja serem capazes de resistir aos esforccedilos dentro
de certos limites (por exemplo o limite de elasticidade) sem se romperem e sem sofrer
grandes deformaccedilotildees ou variaccedilotildees de suas dimensotildees originais
Os conceitos de resistecircncia e rigidez satildeo muito importantes na engenharia de estruturas pois
satildeo estas propriedades que definem qual o material mais adequado a um determinado tipo de
estrutura devendo dessa forma serem bem compreendidos
Resistecircncia eacute a capacidade que um material estrutural tem em transmitir as forccedilas
internamente partiacutecula por partiacutecula moleacutecula por moleacutecula dos pontos de aplicaccedilatildeo aos
apoios sem que ocorra a ruptura da peccedila Para analisar a capacidade resistente de uma
estrutura eacute necessaacuteria a determinaccedilatildeo
Dos esforccedilos solicitantes internos o que eacute feito na Teoria das Estruturas na Anaacutelise
Estrutural ou na Estaacutetica das Construccedilotildees
Das tensotildees internas o que eacute feito na Resistecircncia ou Mecacircnica dos Materiais
Rigidez eacute propriedade que um determinado material possui de natildeo se deformar
excessivamente para o carregamento previsto o que comprometeria o funcionamento e o
aspecto esteacutetico da peccedila O caacutelculo das deformaccedilotildees eacute feito na Resistecircncia dos Materiais
12 ndash CONCEITO ESPECIacuteFICO DE ESTRUTURA
Na Engenharia de Estruturas defini-se como ESTRUTURA as partes resistentes de uma
construccedilatildeo de uma maacutequina de um automoacutevel de um navio de um aviatildeo de um objeto etc
cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos e a qual se aplica o conceito geral apresentado
anteriormente
Quando se projeta uma estrutura a anaacutelise do comportamento estrutural exige que sejam
feitas algumas simplificaccedilotildees que conduzem a modelos estruturais Para que se defina o
sistema estrutural mais adequado para uma determinada situaccedilatildeo de projeto devem ser
considerados vaacuterios fatores Os principais satildeo
Aspectos funcionais (dimensatildeo do espaccedilo interno iluminaccedilatildeo
limitaccedilotildees do espaccedilo exterior etc)
1) Projeto arquitetocircnico
Aspectos esteacuteticos (sistemas diferentes geram formas
diferentes)
Permanente
2) Carregamentos atuantes
Acidental
Vento
Variaacutevel Neve
Carregamento excepcional
Terremotos
Explosotildees
3) Condiccedilotildees de fabricaccedilatildeo transporte e montagem da estrutura Anaacutelise das vias de
acesso forma de iccedilamento etc
4) Material estrutural a ser utilizado Cada material possui caracteriacutesticas mecacircnicas
peculiares Dessa forma o material deve estar adequado aos tipos de esforccedilos solicitantes nas
estruturas
Portanto para identificaccedilatildeo do sistema estrutural mais adequado dois aspectos devem ser
considerados
a) Identificar as possiacuteveis opccedilotildees
b) Analisar e comparar as vantagens e inconvenientes de cada um
13 ndash ESTRUTURAS DA ENGENHARIA CIVIL
131 - Resenha Histoacuterica ndash Marcos da Engenharia de Estruturas
Haacute cerca de 10000 anos tendo descoberto a agricultura e a pecuaacuteria o homem deixou de ser
nocircmade passando a residir em um local fixo Surgiram entatildeo os primeiros edifiacutecios
permanentes e as primeiras aldeias
Desde esta eacutepoca o homem vem erigindo construccedilotildees que o abriguem que permitam a
reuniatildeo de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso poliacutetico ou de lazer
que possibilitem a transposiccedilatildeo de um rio ou a barragem de um curso de aacutegua
As primitivas construccedilotildees iniciais deram lugar agraves monumentais piracircmides egiacutepcias aos
harmoniosos templos gregos agraves extraordinaacuterias cuacutepulas romanas agrave sublimes catedrais agraves
imensas pontes de ferro e de accedilo aos enormes arranha-ceacuteus de accedilo e de concreto
O estudo da histoacuteria da evoluccedilatildeo das estruturas eacute altamente fascinante pois
1 - Possibilita que se conheccedilam e se valorizem as extraordinaacuterias construccedilotildees que vecircm sendo
edificadas pelo homem desde a preacute-histoacuteria ateacute os dias de hoje
2 - Revela que as construccedilotildees aleacutem de satisfazerem as necessidades do homem satildeo uma
importantiacutessima expressatildeo cultural social poliacutetica e econocircmica das sociedades que as
erigiram
3 - Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre
tiveram e continuam tendo na evoluccedilatildeo das estruturas
4 - Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas
Apresenta-se a seguir uma breviacutessima histoacuteria desta evoluccedilatildeo por meio do exame de alguns
dos seus momentos mais marcantes e de algumas das mais significativas construccedilotildees feitas
pelo homem
a) As ruiacutenas de Stonehenge
Stonehenge eacute um dos mais importantes monumentos da preacute-histoacuteria europeacuteia e sempre foi
considerado pelos visitantes como uma das maravilhas da Gratilde-Bretanha O monumento que se
vecirc hoje em dia satildeo as ruiacutenas de um templo que foi utilizado por aproximadamente 3500 anos
Ruiacutenas do templo de Stonehenge
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O primeiro Stonehenge foi construiacutedo haacute aproximadamente 5000 anos atraacutes por volta do ano
3100 aC e deve ter sido utilizado por aproximadamente 500 anos como local de cerimocircnias
religiosas e depois abandonado Era uma construccedilatildeo bastante simples constituiacuteda de um
ciacuterculo de aproximadamente 866 m de diacircmetro e alguns menires de pedra como se pode
ver no esquema ao lado
Algum tempo depois de ter sido abandonado por volta do ano 2100 aC Stonehenge foi
totalmente remodelado Aproximadamente 80 blocos de rocha cada um pesando por volta de
4 toneladas foram colocados no centro do antigo Stonehenge formando dois ciacuterculos
concecircntricos que nunca chegaram a ser completados Tambeacutem foi construiacuteda uma espeacutecie de
avenida na entrada de Stonehenge no alinhamento do nascer do sol no solstiacutecio de veratildeo
com aproximadamente 530 metros de extensatildeo
Por algum motivo essa remodelaccedilatildeo foi abandonada e substituiacuteda por algo muito maior A
nova estrutura foi iniciada por volta de 2000 aC e alguns dos blocos utilizados em sua
construccedilatildeo chegavam a pesar 45 toneladas com quase 7 metros de altura
Essa nova construccedilatildeo exibia um incriacutevel refinamento para a eacutepoca pois os blocos de pedra
tiveram suas superfiacutecies preparadas removendo a rugosidade original das rochas e os blocos
colocados sobre os outros possuiacuteam encaixes que os mantinham perfeitamente unidos
Mais tarde foram introduzidos mais dois ciacuterculos formados por blocos de pedra um no centro
por volta do ano 1850 aC e outro entre os ciacuterculos do periacuteodo anterior por volta de 1550
aC
Por volta de 1100 aC a Avenida na entrada de Stonehenge foi prolongada alcanccedilando
2780 metros A seguir dois esquemas de como provavelmente foi construiacutedo Stonehenge
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London 1987
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
SUMAacuteRIO
1 - CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA ENGENHARIA DE ESTRUTURAS
11 ndash CONCEITO GERAL DE ESTRUTURA
12 ndash CONCEITO ESPECIacuteFICO DE ESTRUTURA
13 ndash ESTRUTURAS DA ENGENHARIA CIVIL
131 - RESENHA HISTOacuteRICA ndash MARCOS DA ENGENHARIA DE ESTRUTURAS
14 ndash ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS - FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash CONCEITO DE FORCcedilA
142 ndash TIPOS DE FORCcedilA
1421 ndash Forccedila peso
143 - PRINCIacutePIO DA ACcedilAtildeO E REACcedilAtildeO
144 DIAGRAMA VETORIAL ASSOCIADO OU DIAGRAMA DE CORPO LIVRE
145 ndash MOMENTO OU TORQUE DE UMA FORCcedilA
1451 ndash Momento como produto vetorial
1452 - Momento resultante
146 ndash EQUILIacuteBRIO DE CORPOS
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
1463 - Equiliacutebrio indiferente
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
147 - ESTAacuteTICA DOS SOacuteLIDOS
1471 - Teorema de Chasles
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
1474 - Teorema de Lamy
1475 - Teorema de Poisont
1476 - Teorema de Varignon
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
15213 ndash Estruturas de cabos
15214 ndash Estruturas em arco
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
161 ndash FORCcedilAS
162 ndash VARIACcedilAtildeO DE TEMPERATURA
163 ndash DESLOCAMENTO DE APOIOS
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
172 - CARREGAMENTOS
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
182 ndash APOIO FIXO ARTICULACcedilAtildeO FIXA OU APOIO DO SEGUNDO GEcircNERO
183 ndash ENGASTAMENTO OU APOIO DO TERCEIRO GEcircNERO
1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA ENGENHARIA DE
ESTRUTURAS
11 ndash CONCEITO GERAL DE ESTRUTURA
Segundo CASCAtildeO (2009) uma ESTRUTURA pode ser definida como a composiccedilatildeo de
uma ou mais peccedilas ligadas entre si e ao meio exterior de modo a formar um sistema em
equiliacutebrio Este equiliacutebrio pode ser estaacutetico (estudado na graduaccedilatildeo) ou dinacircmico (estudado
em geral na poacutes-graduaccedilatildeo) Em Teoria das Estruturas I estuda-se apenas o equiliacutebrio e a
anaacutelise estaacutetica
Uma estrutura eacute portanto um conjunto capaz de receber forccedilas ou solicitaccedilotildees externas
denominadas ativas absorvecirc-las internamente e transmiti-las ateacute seus apoios ou viacutenculos
onde elas encontram um sistema de forccedilas externas equilibrantes denominadas forccedilas
reativas ou simplesmente reaccedilotildees de apoio
Olhando ao nosso redor observamos que tudo o que nos cerca possui uma estrutura Por
exemplo o edifiacutecio em que estamos o computador que utilizamos a estante em que
guardamos nossos livros e a cadeira em que nos sentamos tecircm uma estrutura Noacutes proacuteprios
temos uma estrutura constituiacuteda pelos ossos muacutesculos e tendotildees
Em um edifiacutecio em construccedilatildeo por exemplo podem-se distinguir claramente alguns dos
elementos estruturais que compotildeem a parte resistente ou estrutura do edifiacutecio como sapatas
blocos pilares vigas lajes paredes sendo as sapatas e blocos elementos integrantes das
fundaccedilotildees Estes elementos podem se feitos de diversos materiais sendo os mais utilizados o
concreto o concreto armado o concreto protendido o accedilo a madeira etc
Nas figuras que se seguem podem ser verificados em diversas estruturas blocos sapatas
pilares vigas lajes escadas etc
Elementos estruturais e de vedaccedilatildeo de um edifiacutecio residencial
FONTE MASCIA NT 2008
Pilar e bloco de fundaccedilatildeo em Concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Pilares vigas lajes e paredes de fechamento
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica de seccedilatildeo transversal I
FONTE Azevedo Juacutenior
Os elementos estruturais assim como toda e qualquer estrutura devem apresentar as
propriedades de resistecircncia e rigidez ou seja serem capazes de resistir aos esforccedilos dentro
de certos limites (por exemplo o limite de elasticidade) sem se romperem e sem sofrer
grandes deformaccedilotildees ou variaccedilotildees de suas dimensotildees originais
Os conceitos de resistecircncia e rigidez satildeo muito importantes na engenharia de estruturas pois
satildeo estas propriedades que definem qual o material mais adequado a um determinado tipo de
estrutura devendo dessa forma serem bem compreendidos
Resistecircncia eacute a capacidade que um material estrutural tem em transmitir as forccedilas
internamente partiacutecula por partiacutecula moleacutecula por moleacutecula dos pontos de aplicaccedilatildeo aos
apoios sem que ocorra a ruptura da peccedila Para analisar a capacidade resistente de uma
estrutura eacute necessaacuteria a determinaccedilatildeo
Dos esforccedilos solicitantes internos o que eacute feito na Teoria das Estruturas na Anaacutelise
Estrutural ou na Estaacutetica das Construccedilotildees
Das tensotildees internas o que eacute feito na Resistecircncia ou Mecacircnica dos Materiais
Rigidez eacute propriedade que um determinado material possui de natildeo se deformar
excessivamente para o carregamento previsto o que comprometeria o funcionamento e o
aspecto esteacutetico da peccedila O caacutelculo das deformaccedilotildees eacute feito na Resistecircncia dos Materiais
12 ndash CONCEITO ESPECIacuteFICO DE ESTRUTURA
Na Engenharia de Estruturas defini-se como ESTRUTURA as partes resistentes de uma
construccedilatildeo de uma maacutequina de um automoacutevel de um navio de um aviatildeo de um objeto etc
cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos e a qual se aplica o conceito geral apresentado
anteriormente
Quando se projeta uma estrutura a anaacutelise do comportamento estrutural exige que sejam
feitas algumas simplificaccedilotildees que conduzem a modelos estruturais Para que se defina o
sistema estrutural mais adequado para uma determinada situaccedilatildeo de projeto devem ser
considerados vaacuterios fatores Os principais satildeo
Aspectos funcionais (dimensatildeo do espaccedilo interno iluminaccedilatildeo
limitaccedilotildees do espaccedilo exterior etc)
1) Projeto arquitetocircnico
Aspectos esteacuteticos (sistemas diferentes geram formas
diferentes)
Permanente
2) Carregamentos atuantes
Acidental
Vento
Variaacutevel Neve
Carregamento excepcional
Terremotos
Explosotildees
3) Condiccedilotildees de fabricaccedilatildeo transporte e montagem da estrutura Anaacutelise das vias de
acesso forma de iccedilamento etc
4) Material estrutural a ser utilizado Cada material possui caracteriacutesticas mecacircnicas
peculiares Dessa forma o material deve estar adequado aos tipos de esforccedilos solicitantes nas
estruturas
Portanto para identificaccedilatildeo do sistema estrutural mais adequado dois aspectos devem ser
considerados
a) Identificar as possiacuteveis opccedilotildees
b) Analisar e comparar as vantagens e inconvenientes de cada um
13 ndash ESTRUTURAS DA ENGENHARIA CIVIL
131 - Resenha Histoacuterica ndash Marcos da Engenharia de Estruturas
Haacute cerca de 10000 anos tendo descoberto a agricultura e a pecuaacuteria o homem deixou de ser
nocircmade passando a residir em um local fixo Surgiram entatildeo os primeiros edifiacutecios
permanentes e as primeiras aldeias
Desde esta eacutepoca o homem vem erigindo construccedilotildees que o abriguem que permitam a
reuniatildeo de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso poliacutetico ou de lazer
que possibilitem a transposiccedilatildeo de um rio ou a barragem de um curso de aacutegua
As primitivas construccedilotildees iniciais deram lugar agraves monumentais piracircmides egiacutepcias aos
harmoniosos templos gregos agraves extraordinaacuterias cuacutepulas romanas agrave sublimes catedrais agraves
imensas pontes de ferro e de accedilo aos enormes arranha-ceacuteus de accedilo e de concreto
O estudo da histoacuteria da evoluccedilatildeo das estruturas eacute altamente fascinante pois
1 - Possibilita que se conheccedilam e se valorizem as extraordinaacuterias construccedilotildees que vecircm sendo
edificadas pelo homem desde a preacute-histoacuteria ateacute os dias de hoje
2 - Revela que as construccedilotildees aleacutem de satisfazerem as necessidades do homem satildeo uma
importantiacutessima expressatildeo cultural social poliacutetica e econocircmica das sociedades que as
erigiram
3 - Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre
tiveram e continuam tendo na evoluccedilatildeo das estruturas
4 - Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas
Apresenta-se a seguir uma breviacutessima histoacuteria desta evoluccedilatildeo por meio do exame de alguns
dos seus momentos mais marcantes e de algumas das mais significativas construccedilotildees feitas
pelo homem
a) As ruiacutenas de Stonehenge
Stonehenge eacute um dos mais importantes monumentos da preacute-histoacuteria europeacuteia e sempre foi
considerado pelos visitantes como uma das maravilhas da Gratilde-Bretanha O monumento que se
vecirc hoje em dia satildeo as ruiacutenas de um templo que foi utilizado por aproximadamente 3500 anos
Ruiacutenas do templo de Stonehenge
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O primeiro Stonehenge foi construiacutedo haacute aproximadamente 5000 anos atraacutes por volta do ano
3100 aC e deve ter sido utilizado por aproximadamente 500 anos como local de cerimocircnias
religiosas e depois abandonado Era uma construccedilatildeo bastante simples constituiacuteda de um
ciacuterculo de aproximadamente 866 m de diacircmetro e alguns menires de pedra como se pode
ver no esquema ao lado
Algum tempo depois de ter sido abandonado por volta do ano 2100 aC Stonehenge foi
totalmente remodelado Aproximadamente 80 blocos de rocha cada um pesando por volta de
4 toneladas foram colocados no centro do antigo Stonehenge formando dois ciacuterculos
concecircntricos que nunca chegaram a ser completados Tambeacutem foi construiacuteda uma espeacutecie de
avenida na entrada de Stonehenge no alinhamento do nascer do sol no solstiacutecio de veratildeo
com aproximadamente 530 metros de extensatildeo
Por algum motivo essa remodelaccedilatildeo foi abandonada e substituiacuteda por algo muito maior A
nova estrutura foi iniciada por volta de 2000 aC e alguns dos blocos utilizados em sua
construccedilatildeo chegavam a pesar 45 toneladas com quase 7 metros de altura
Essa nova construccedilatildeo exibia um incriacutevel refinamento para a eacutepoca pois os blocos de pedra
tiveram suas superfiacutecies preparadas removendo a rugosidade original das rochas e os blocos
colocados sobre os outros possuiacuteam encaixes que os mantinham perfeitamente unidos
Mais tarde foram introduzidos mais dois ciacuterculos formados por blocos de pedra um no centro
por volta do ano 1850 aC e outro entre os ciacuterculos do periacuteodo anterior por volta de 1550
aC
Por volta de 1100 aC a Avenida na entrada de Stonehenge foi prolongada alcanccedilando
2780 metros A seguir dois esquemas de como provavelmente foi construiacutedo Stonehenge
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London 1987
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
161 ndash FORCcedilAS
162 ndash VARIACcedilAtildeO DE TEMPERATURA
163 ndash DESLOCAMENTO DE APOIOS
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
172 - CARREGAMENTOS
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
182 ndash APOIO FIXO ARTICULACcedilAtildeO FIXA OU APOIO DO SEGUNDO GEcircNERO
183 ndash ENGASTAMENTO OU APOIO DO TERCEIRO GEcircNERO
1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA ENGENHARIA DE
ESTRUTURAS
11 ndash CONCEITO GERAL DE ESTRUTURA
Segundo CASCAtildeO (2009) uma ESTRUTURA pode ser definida como a composiccedilatildeo de
uma ou mais peccedilas ligadas entre si e ao meio exterior de modo a formar um sistema em
equiliacutebrio Este equiliacutebrio pode ser estaacutetico (estudado na graduaccedilatildeo) ou dinacircmico (estudado
em geral na poacutes-graduaccedilatildeo) Em Teoria das Estruturas I estuda-se apenas o equiliacutebrio e a
anaacutelise estaacutetica
Uma estrutura eacute portanto um conjunto capaz de receber forccedilas ou solicitaccedilotildees externas
denominadas ativas absorvecirc-las internamente e transmiti-las ateacute seus apoios ou viacutenculos
onde elas encontram um sistema de forccedilas externas equilibrantes denominadas forccedilas
reativas ou simplesmente reaccedilotildees de apoio
Olhando ao nosso redor observamos que tudo o que nos cerca possui uma estrutura Por
exemplo o edifiacutecio em que estamos o computador que utilizamos a estante em que
guardamos nossos livros e a cadeira em que nos sentamos tecircm uma estrutura Noacutes proacuteprios
temos uma estrutura constituiacuteda pelos ossos muacutesculos e tendotildees
Em um edifiacutecio em construccedilatildeo por exemplo podem-se distinguir claramente alguns dos
elementos estruturais que compotildeem a parte resistente ou estrutura do edifiacutecio como sapatas
blocos pilares vigas lajes paredes sendo as sapatas e blocos elementos integrantes das
fundaccedilotildees Estes elementos podem se feitos de diversos materiais sendo os mais utilizados o
concreto o concreto armado o concreto protendido o accedilo a madeira etc
Nas figuras que se seguem podem ser verificados em diversas estruturas blocos sapatas
pilares vigas lajes escadas etc
Elementos estruturais e de vedaccedilatildeo de um edifiacutecio residencial
FONTE MASCIA NT 2008
Pilar e bloco de fundaccedilatildeo em Concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Pilares vigas lajes e paredes de fechamento
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica de seccedilatildeo transversal I
FONTE Azevedo Juacutenior
Os elementos estruturais assim como toda e qualquer estrutura devem apresentar as
propriedades de resistecircncia e rigidez ou seja serem capazes de resistir aos esforccedilos dentro
de certos limites (por exemplo o limite de elasticidade) sem se romperem e sem sofrer
grandes deformaccedilotildees ou variaccedilotildees de suas dimensotildees originais
Os conceitos de resistecircncia e rigidez satildeo muito importantes na engenharia de estruturas pois
satildeo estas propriedades que definem qual o material mais adequado a um determinado tipo de
estrutura devendo dessa forma serem bem compreendidos
Resistecircncia eacute a capacidade que um material estrutural tem em transmitir as forccedilas
internamente partiacutecula por partiacutecula moleacutecula por moleacutecula dos pontos de aplicaccedilatildeo aos
apoios sem que ocorra a ruptura da peccedila Para analisar a capacidade resistente de uma
estrutura eacute necessaacuteria a determinaccedilatildeo
Dos esforccedilos solicitantes internos o que eacute feito na Teoria das Estruturas na Anaacutelise
Estrutural ou na Estaacutetica das Construccedilotildees
Das tensotildees internas o que eacute feito na Resistecircncia ou Mecacircnica dos Materiais
Rigidez eacute propriedade que um determinado material possui de natildeo se deformar
excessivamente para o carregamento previsto o que comprometeria o funcionamento e o
aspecto esteacutetico da peccedila O caacutelculo das deformaccedilotildees eacute feito na Resistecircncia dos Materiais
12 ndash CONCEITO ESPECIacuteFICO DE ESTRUTURA
Na Engenharia de Estruturas defini-se como ESTRUTURA as partes resistentes de uma
construccedilatildeo de uma maacutequina de um automoacutevel de um navio de um aviatildeo de um objeto etc
cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos e a qual se aplica o conceito geral apresentado
anteriormente
Quando se projeta uma estrutura a anaacutelise do comportamento estrutural exige que sejam
feitas algumas simplificaccedilotildees que conduzem a modelos estruturais Para que se defina o
sistema estrutural mais adequado para uma determinada situaccedilatildeo de projeto devem ser
considerados vaacuterios fatores Os principais satildeo
Aspectos funcionais (dimensatildeo do espaccedilo interno iluminaccedilatildeo
limitaccedilotildees do espaccedilo exterior etc)
1) Projeto arquitetocircnico
Aspectos esteacuteticos (sistemas diferentes geram formas
diferentes)
Permanente
2) Carregamentos atuantes
Acidental
Vento
Variaacutevel Neve
Carregamento excepcional
Terremotos
Explosotildees
3) Condiccedilotildees de fabricaccedilatildeo transporte e montagem da estrutura Anaacutelise das vias de
acesso forma de iccedilamento etc
4) Material estrutural a ser utilizado Cada material possui caracteriacutesticas mecacircnicas
peculiares Dessa forma o material deve estar adequado aos tipos de esforccedilos solicitantes nas
estruturas
Portanto para identificaccedilatildeo do sistema estrutural mais adequado dois aspectos devem ser
considerados
a) Identificar as possiacuteveis opccedilotildees
b) Analisar e comparar as vantagens e inconvenientes de cada um
13 ndash ESTRUTURAS DA ENGENHARIA CIVIL
131 - Resenha Histoacuterica ndash Marcos da Engenharia de Estruturas
Haacute cerca de 10000 anos tendo descoberto a agricultura e a pecuaacuteria o homem deixou de ser
nocircmade passando a residir em um local fixo Surgiram entatildeo os primeiros edifiacutecios
permanentes e as primeiras aldeias
Desde esta eacutepoca o homem vem erigindo construccedilotildees que o abriguem que permitam a
reuniatildeo de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso poliacutetico ou de lazer
que possibilitem a transposiccedilatildeo de um rio ou a barragem de um curso de aacutegua
As primitivas construccedilotildees iniciais deram lugar agraves monumentais piracircmides egiacutepcias aos
harmoniosos templos gregos agraves extraordinaacuterias cuacutepulas romanas agrave sublimes catedrais agraves
imensas pontes de ferro e de accedilo aos enormes arranha-ceacuteus de accedilo e de concreto
O estudo da histoacuteria da evoluccedilatildeo das estruturas eacute altamente fascinante pois
1 - Possibilita que se conheccedilam e se valorizem as extraordinaacuterias construccedilotildees que vecircm sendo
edificadas pelo homem desde a preacute-histoacuteria ateacute os dias de hoje
2 - Revela que as construccedilotildees aleacutem de satisfazerem as necessidades do homem satildeo uma
importantiacutessima expressatildeo cultural social poliacutetica e econocircmica das sociedades que as
erigiram
3 - Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre
tiveram e continuam tendo na evoluccedilatildeo das estruturas
4 - Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas
Apresenta-se a seguir uma breviacutessima histoacuteria desta evoluccedilatildeo por meio do exame de alguns
dos seus momentos mais marcantes e de algumas das mais significativas construccedilotildees feitas
pelo homem
a) As ruiacutenas de Stonehenge
Stonehenge eacute um dos mais importantes monumentos da preacute-histoacuteria europeacuteia e sempre foi
considerado pelos visitantes como uma das maravilhas da Gratilde-Bretanha O monumento que se
vecirc hoje em dia satildeo as ruiacutenas de um templo que foi utilizado por aproximadamente 3500 anos
Ruiacutenas do templo de Stonehenge
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O primeiro Stonehenge foi construiacutedo haacute aproximadamente 5000 anos atraacutes por volta do ano
3100 aC e deve ter sido utilizado por aproximadamente 500 anos como local de cerimocircnias
religiosas e depois abandonado Era uma construccedilatildeo bastante simples constituiacuteda de um
ciacuterculo de aproximadamente 866 m de diacircmetro e alguns menires de pedra como se pode
ver no esquema ao lado
Algum tempo depois de ter sido abandonado por volta do ano 2100 aC Stonehenge foi
totalmente remodelado Aproximadamente 80 blocos de rocha cada um pesando por volta de
4 toneladas foram colocados no centro do antigo Stonehenge formando dois ciacuterculos
concecircntricos que nunca chegaram a ser completados Tambeacutem foi construiacuteda uma espeacutecie de
avenida na entrada de Stonehenge no alinhamento do nascer do sol no solstiacutecio de veratildeo
com aproximadamente 530 metros de extensatildeo
Por algum motivo essa remodelaccedilatildeo foi abandonada e substituiacuteda por algo muito maior A
nova estrutura foi iniciada por volta de 2000 aC e alguns dos blocos utilizados em sua
construccedilatildeo chegavam a pesar 45 toneladas com quase 7 metros de altura
Essa nova construccedilatildeo exibia um incriacutevel refinamento para a eacutepoca pois os blocos de pedra
tiveram suas superfiacutecies preparadas removendo a rugosidade original das rochas e os blocos
colocados sobre os outros possuiacuteam encaixes que os mantinham perfeitamente unidos
Mais tarde foram introduzidos mais dois ciacuterculos formados por blocos de pedra um no centro
por volta do ano 1850 aC e outro entre os ciacuterculos do periacuteodo anterior por volta de 1550
aC
Por volta de 1100 aC a Avenida na entrada de Stonehenge foi prolongada alcanccedilando
2780 metros A seguir dois esquemas de como provavelmente foi construiacutedo Stonehenge
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London 1987
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA ENGENHARIA DE
ESTRUTURAS
11 ndash CONCEITO GERAL DE ESTRUTURA
Segundo CASCAtildeO (2009) uma ESTRUTURA pode ser definida como a composiccedilatildeo de
uma ou mais peccedilas ligadas entre si e ao meio exterior de modo a formar um sistema em
equiliacutebrio Este equiliacutebrio pode ser estaacutetico (estudado na graduaccedilatildeo) ou dinacircmico (estudado
em geral na poacutes-graduaccedilatildeo) Em Teoria das Estruturas I estuda-se apenas o equiliacutebrio e a
anaacutelise estaacutetica
Uma estrutura eacute portanto um conjunto capaz de receber forccedilas ou solicitaccedilotildees externas
denominadas ativas absorvecirc-las internamente e transmiti-las ateacute seus apoios ou viacutenculos
onde elas encontram um sistema de forccedilas externas equilibrantes denominadas forccedilas
reativas ou simplesmente reaccedilotildees de apoio
Olhando ao nosso redor observamos que tudo o que nos cerca possui uma estrutura Por
exemplo o edifiacutecio em que estamos o computador que utilizamos a estante em que
guardamos nossos livros e a cadeira em que nos sentamos tecircm uma estrutura Noacutes proacuteprios
temos uma estrutura constituiacuteda pelos ossos muacutesculos e tendotildees
Em um edifiacutecio em construccedilatildeo por exemplo podem-se distinguir claramente alguns dos
elementos estruturais que compotildeem a parte resistente ou estrutura do edifiacutecio como sapatas
blocos pilares vigas lajes paredes sendo as sapatas e blocos elementos integrantes das
fundaccedilotildees Estes elementos podem se feitos de diversos materiais sendo os mais utilizados o
concreto o concreto armado o concreto protendido o accedilo a madeira etc
Nas figuras que se seguem podem ser verificados em diversas estruturas blocos sapatas
pilares vigas lajes escadas etc
Elementos estruturais e de vedaccedilatildeo de um edifiacutecio residencial
FONTE MASCIA NT 2008
Pilar e bloco de fundaccedilatildeo em Concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Pilares vigas lajes e paredes de fechamento
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica de seccedilatildeo transversal I
FONTE Azevedo Juacutenior
Os elementos estruturais assim como toda e qualquer estrutura devem apresentar as
propriedades de resistecircncia e rigidez ou seja serem capazes de resistir aos esforccedilos dentro
de certos limites (por exemplo o limite de elasticidade) sem se romperem e sem sofrer
grandes deformaccedilotildees ou variaccedilotildees de suas dimensotildees originais
Os conceitos de resistecircncia e rigidez satildeo muito importantes na engenharia de estruturas pois
satildeo estas propriedades que definem qual o material mais adequado a um determinado tipo de
estrutura devendo dessa forma serem bem compreendidos
Resistecircncia eacute a capacidade que um material estrutural tem em transmitir as forccedilas
internamente partiacutecula por partiacutecula moleacutecula por moleacutecula dos pontos de aplicaccedilatildeo aos
apoios sem que ocorra a ruptura da peccedila Para analisar a capacidade resistente de uma
estrutura eacute necessaacuteria a determinaccedilatildeo
Dos esforccedilos solicitantes internos o que eacute feito na Teoria das Estruturas na Anaacutelise
Estrutural ou na Estaacutetica das Construccedilotildees
Das tensotildees internas o que eacute feito na Resistecircncia ou Mecacircnica dos Materiais
Rigidez eacute propriedade que um determinado material possui de natildeo se deformar
excessivamente para o carregamento previsto o que comprometeria o funcionamento e o
aspecto esteacutetico da peccedila O caacutelculo das deformaccedilotildees eacute feito na Resistecircncia dos Materiais
12 ndash CONCEITO ESPECIacuteFICO DE ESTRUTURA
Na Engenharia de Estruturas defini-se como ESTRUTURA as partes resistentes de uma
construccedilatildeo de uma maacutequina de um automoacutevel de um navio de um aviatildeo de um objeto etc
cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos e a qual se aplica o conceito geral apresentado
anteriormente
Quando se projeta uma estrutura a anaacutelise do comportamento estrutural exige que sejam
feitas algumas simplificaccedilotildees que conduzem a modelos estruturais Para que se defina o
sistema estrutural mais adequado para uma determinada situaccedilatildeo de projeto devem ser
considerados vaacuterios fatores Os principais satildeo
Aspectos funcionais (dimensatildeo do espaccedilo interno iluminaccedilatildeo
limitaccedilotildees do espaccedilo exterior etc)
1) Projeto arquitetocircnico
Aspectos esteacuteticos (sistemas diferentes geram formas
diferentes)
Permanente
2) Carregamentos atuantes
Acidental
Vento
Variaacutevel Neve
Carregamento excepcional
Terremotos
Explosotildees
3) Condiccedilotildees de fabricaccedilatildeo transporte e montagem da estrutura Anaacutelise das vias de
acesso forma de iccedilamento etc
4) Material estrutural a ser utilizado Cada material possui caracteriacutesticas mecacircnicas
peculiares Dessa forma o material deve estar adequado aos tipos de esforccedilos solicitantes nas
estruturas
Portanto para identificaccedilatildeo do sistema estrutural mais adequado dois aspectos devem ser
considerados
a) Identificar as possiacuteveis opccedilotildees
b) Analisar e comparar as vantagens e inconvenientes de cada um
13 ndash ESTRUTURAS DA ENGENHARIA CIVIL
131 - Resenha Histoacuterica ndash Marcos da Engenharia de Estruturas
Haacute cerca de 10000 anos tendo descoberto a agricultura e a pecuaacuteria o homem deixou de ser
nocircmade passando a residir em um local fixo Surgiram entatildeo os primeiros edifiacutecios
permanentes e as primeiras aldeias
Desde esta eacutepoca o homem vem erigindo construccedilotildees que o abriguem que permitam a
reuniatildeo de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso poliacutetico ou de lazer
que possibilitem a transposiccedilatildeo de um rio ou a barragem de um curso de aacutegua
As primitivas construccedilotildees iniciais deram lugar agraves monumentais piracircmides egiacutepcias aos
harmoniosos templos gregos agraves extraordinaacuterias cuacutepulas romanas agrave sublimes catedrais agraves
imensas pontes de ferro e de accedilo aos enormes arranha-ceacuteus de accedilo e de concreto
O estudo da histoacuteria da evoluccedilatildeo das estruturas eacute altamente fascinante pois
1 - Possibilita que se conheccedilam e se valorizem as extraordinaacuterias construccedilotildees que vecircm sendo
edificadas pelo homem desde a preacute-histoacuteria ateacute os dias de hoje
2 - Revela que as construccedilotildees aleacutem de satisfazerem as necessidades do homem satildeo uma
importantiacutessima expressatildeo cultural social poliacutetica e econocircmica das sociedades que as
erigiram
3 - Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre
tiveram e continuam tendo na evoluccedilatildeo das estruturas
4 - Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas
Apresenta-se a seguir uma breviacutessima histoacuteria desta evoluccedilatildeo por meio do exame de alguns
dos seus momentos mais marcantes e de algumas das mais significativas construccedilotildees feitas
pelo homem
a) As ruiacutenas de Stonehenge
Stonehenge eacute um dos mais importantes monumentos da preacute-histoacuteria europeacuteia e sempre foi
considerado pelos visitantes como uma das maravilhas da Gratilde-Bretanha O monumento que se
vecirc hoje em dia satildeo as ruiacutenas de um templo que foi utilizado por aproximadamente 3500 anos
Ruiacutenas do templo de Stonehenge
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O primeiro Stonehenge foi construiacutedo haacute aproximadamente 5000 anos atraacutes por volta do ano
3100 aC e deve ter sido utilizado por aproximadamente 500 anos como local de cerimocircnias
religiosas e depois abandonado Era uma construccedilatildeo bastante simples constituiacuteda de um
ciacuterculo de aproximadamente 866 m de diacircmetro e alguns menires de pedra como se pode
ver no esquema ao lado
Algum tempo depois de ter sido abandonado por volta do ano 2100 aC Stonehenge foi
totalmente remodelado Aproximadamente 80 blocos de rocha cada um pesando por volta de
4 toneladas foram colocados no centro do antigo Stonehenge formando dois ciacuterculos
concecircntricos que nunca chegaram a ser completados Tambeacutem foi construiacuteda uma espeacutecie de
avenida na entrada de Stonehenge no alinhamento do nascer do sol no solstiacutecio de veratildeo
com aproximadamente 530 metros de extensatildeo
Por algum motivo essa remodelaccedilatildeo foi abandonada e substituiacuteda por algo muito maior A
nova estrutura foi iniciada por volta de 2000 aC e alguns dos blocos utilizados em sua
construccedilatildeo chegavam a pesar 45 toneladas com quase 7 metros de altura
Essa nova construccedilatildeo exibia um incriacutevel refinamento para a eacutepoca pois os blocos de pedra
tiveram suas superfiacutecies preparadas removendo a rugosidade original das rochas e os blocos
colocados sobre os outros possuiacuteam encaixes que os mantinham perfeitamente unidos
Mais tarde foram introduzidos mais dois ciacuterculos formados por blocos de pedra um no centro
por volta do ano 1850 aC e outro entre os ciacuterculos do periacuteodo anterior por volta de 1550
aC
Por volta de 1100 aC a Avenida na entrada de Stonehenge foi prolongada alcanccedilando
2780 metros A seguir dois esquemas de como provavelmente foi construiacutedo Stonehenge
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London 1987
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Elementos estruturais e de vedaccedilatildeo de um edifiacutecio residencial
FONTE MASCIA NT 2008
Pilar e bloco de fundaccedilatildeo em Concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Pilares vigas lajes e paredes de fechamento
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica de seccedilatildeo transversal I
FONTE Azevedo Juacutenior
Os elementos estruturais assim como toda e qualquer estrutura devem apresentar as
propriedades de resistecircncia e rigidez ou seja serem capazes de resistir aos esforccedilos dentro
de certos limites (por exemplo o limite de elasticidade) sem se romperem e sem sofrer
grandes deformaccedilotildees ou variaccedilotildees de suas dimensotildees originais
Os conceitos de resistecircncia e rigidez satildeo muito importantes na engenharia de estruturas pois
satildeo estas propriedades que definem qual o material mais adequado a um determinado tipo de
estrutura devendo dessa forma serem bem compreendidos
Resistecircncia eacute a capacidade que um material estrutural tem em transmitir as forccedilas
internamente partiacutecula por partiacutecula moleacutecula por moleacutecula dos pontos de aplicaccedilatildeo aos
apoios sem que ocorra a ruptura da peccedila Para analisar a capacidade resistente de uma
estrutura eacute necessaacuteria a determinaccedilatildeo
Dos esforccedilos solicitantes internos o que eacute feito na Teoria das Estruturas na Anaacutelise
Estrutural ou na Estaacutetica das Construccedilotildees
Das tensotildees internas o que eacute feito na Resistecircncia ou Mecacircnica dos Materiais
Rigidez eacute propriedade que um determinado material possui de natildeo se deformar
excessivamente para o carregamento previsto o que comprometeria o funcionamento e o
aspecto esteacutetico da peccedila O caacutelculo das deformaccedilotildees eacute feito na Resistecircncia dos Materiais
12 ndash CONCEITO ESPECIacuteFICO DE ESTRUTURA
Na Engenharia de Estruturas defini-se como ESTRUTURA as partes resistentes de uma
construccedilatildeo de uma maacutequina de um automoacutevel de um navio de um aviatildeo de um objeto etc
cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos e a qual se aplica o conceito geral apresentado
anteriormente
Quando se projeta uma estrutura a anaacutelise do comportamento estrutural exige que sejam
feitas algumas simplificaccedilotildees que conduzem a modelos estruturais Para que se defina o
sistema estrutural mais adequado para uma determinada situaccedilatildeo de projeto devem ser
considerados vaacuterios fatores Os principais satildeo
Aspectos funcionais (dimensatildeo do espaccedilo interno iluminaccedilatildeo
limitaccedilotildees do espaccedilo exterior etc)
1) Projeto arquitetocircnico
Aspectos esteacuteticos (sistemas diferentes geram formas
diferentes)
Permanente
2) Carregamentos atuantes
Acidental
Vento
Variaacutevel Neve
Carregamento excepcional
Terremotos
Explosotildees
3) Condiccedilotildees de fabricaccedilatildeo transporte e montagem da estrutura Anaacutelise das vias de
acesso forma de iccedilamento etc
4) Material estrutural a ser utilizado Cada material possui caracteriacutesticas mecacircnicas
peculiares Dessa forma o material deve estar adequado aos tipos de esforccedilos solicitantes nas
estruturas
Portanto para identificaccedilatildeo do sistema estrutural mais adequado dois aspectos devem ser
considerados
a) Identificar as possiacuteveis opccedilotildees
b) Analisar e comparar as vantagens e inconvenientes de cada um
13 ndash ESTRUTURAS DA ENGENHARIA CIVIL
131 - Resenha Histoacuterica ndash Marcos da Engenharia de Estruturas
Haacute cerca de 10000 anos tendo descoberto a agricultura e a pecuaacuteria o homem deixou de ser
nocircmade passando a residir em um local fixo Surgiram entatildeo os primeiros edifiacutecios
permanentes e as primeiras aldeias
Desde esta eacutepoca o homem vem erigindo construccedilotildees que o abriguem que permitam a
reuniatildeo de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso poliacutetico ou de lazer
que possibilitem a transposiccedilatildeo de um rio ou a barragem de um curso de aacutegua
As primitivas construccedilotildees iniciais deram lugar agraves monumentais piracircmides egiacutepcias aos
harmoniosos templos gregos agraves extraordinaacuterias cuacutepulas romanas agrave sublimes catedrais agraves
imensas pontes de ferro e de accedilo aos enormes arranha-ceacuteus de accedilo e de concreto
O estudo da histoacuteria da evoluccedilatildeo das estruturas eacute altamente fascinante pois
1 - Possibilita que se conheccedilam e se valorizem as extraordinaacuterias construccedilotildees que vecircm sendo
edificadas pelo homem desde a preacute-histoacuteria ateacute os dias de hoje
2 - Revela que as construccedilotildees aleacutem de satisfazerem as necessidades do homem satildeo uma
importantiacutessima expressatildeo cultural social poliacutetica e econocircmica das sociedades que as
erigiram
3 - Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre
tiveram e continuam tendo na evoluccedilatildeo das estruturas
4 - Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas
Apresenta-se a seguir uma breviacutessima histoacuteria desta evoluccedilatildeo por meio do exame de alguns
dos seus momentos mais marcantes e de algumas das mais significativas construccedilotildees feitas
pelo homem
a) As ruiacutenas de Stonehenge
Stonehenge eacute um dos mais importantes monumentos da preacute-histoacuteria europeacuteia e sempre foi
considerado pelos visitantes como uma das maravilhas da Gratilde-Bretanha O monumento que se
vecirc hoje em dia satildeo as ruiacutenas de um templo que foi utilizado por aproximadamente 3500 anos
Ruiacutenas do templo de Stonehenge
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O primeiro Stonehenge foi construiacutedo haacute aproximadamente 5000 anos atraacutes por volta do ano
3100 aC e deve ter sido utilizado por aproximadamente 500 anos como local de cerimocircnias
religiosas e depois abandonado Era uma construccedilatildeo bastante simples constituiacuteda de um
ciacuterculo de aproximadamente 866 m de diacircmetro e alguns menires de pedra como se pode
ver no esquema ao lado
Algum tempo depois de ter sido abandonado por volta do ano 2100 aC Stonehenge foi
totalmente remodelado Aproximadamente 80 blocos de rocha cada um pesando por volta de
4 toneladas foram colocados no centro do antigo Stonehenge formando dois ciacuterculos
concecircntricos que nunca chegaram a ser completados Tambeacutem foi construiacuteda uma espeacutecie de
avenida na entrada de Stonehenge no alinhamento do nascer do sol no solstiacutecio de veratildeo
com aproximadamente 530 metros de extensatildeo
Por algum motivo essa remodelaccedilatildeo foi abandonada e substituiacuteda por algo muito maior A
nova estrutura foi iniciada por volta de 2000 aC e alguns dos blocos utilizados em sua
construccedilatildeo chegavam a pesar 45 toneladas com quase 7 metros de altura
Essa nova construccedilatildeo exibia um incriacutevel refinamento para a eacutepoca pois os blocos de pedra
tiveram suas superfiacutecies preparadas removendo a rugosidade original das rochas e os blocos
colocados sobre os outros possuiacuteam encaixes que os mantinham perfeitamente unidos
Mais tarde foram introduzidos mais dois ciacuterculos formados por blocos de pedra um no centro
por volta do ano 1850 aC e outro entre os ciacuterculos do periacuteodo anterior por volta de 1550
aC
Por volta de 1100 aC a Avenida na entrada de Stonehenge foi prolongada alcanccedilando
2780 metros A seguir dois esquemas de como provavelmente foi construiacutedo Stonehenge
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London 1987
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Pilares vigas lajes e paredes de fechamento
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica de seccedilatildeo transversal I
FONTE Azevedo Juacutenior
Os elementos estruturais assim como toda e qualquer estrutura devem apresentar as
propriedades de resistecircncia e rigidez ou seja serem capazes de resistir aos esforccedilos dentro
de certos limites (por exemplo o limite de elasticidade) sem se romperem e sem sofrer
grandes deformaccedilotildees ou variaccedilotildees de suas dimensotildees originais
Os conceitos de resistecircncia e rigidez satildeo muito importantes na engenharia de estruturas pois
satildeo estas propriedades que definem qual o material mais adequado a um determinado tipo de
estrutura devendo dessa forma serem bem compreendidos
Resistecircncia eacute a capacidade que um material estrutural tem em transmitir as forccedilas
internamente partiacutecula por partiacutecula moleacutecula por moleacutecula dos pontos de aplicaccedilatildeo aos
apoios sem que ocorra a ruptura da peccedila Para analisar a capacidade resistente de uma
estrutura eacute necessaacuteria a determinaccedilatildeo
Dos esforccedilos solicitantes internos o que eacute feito na Teoria das Estruturas na Anaacutelise
Estrutural ou na Estaacutetica das Construccedilotildees
Das tensotildees internas o que eacute feito na Resistecircncia ou Mecacircnica dos Materiais
Rigidez eacute propriedade que um determinado material possui de natildeo se deformar
excessivamente para o carregamento previsto o que comprometeria o funcionamento e o
aspecto esteacutetico da peccedila O caacutelculo das deformaccedilotildees eacute feito na Resistecircncia dos Materiais
12 ndash CONCEITO ESPECIacuteFICO DE ESTRUTURA
Na Engenharia de Estruturas defini-se como ESTRUTURA as partes resistentes de uma
construccedilatildeo de uma maacutequina de um automoacutevel de um navio de um aviatildeo de um objeto etc
cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos e a qual se aplica o conceito geral apresentado
anteriormente
Quando se projeta uma estrutura a anaacutelise do comportamento estrutural exige que sejam
feitas algumas simplificaccedilotildees que conduzem a modelos estruturais Para que se defina o
sistema estrutural mais adequado para uma determinada situaccedilatildeo de projeto devem ser
considerados vaacuterios fatores Os principais satildeo
Aspectos funcionais (dimensatildeo do espaccedilo interno iluminaccedilatildeo
limitaccedilotildees do espaccedilo exterior etc)
1) Projeto arquitetocircnico
Aspectos esteacuteticos (sistemas diferentes geram formas
diferentes)
Permanente
2) Carregamentos atuantes
Acidental
Vento
Variaacutevel Neve
Carregamento excepcional
Terremotos
Explosotildees
3) Condiccedilotildees de fabricaccedilatildeo transporte e montagem da estrutura Anaacutelise das vias de
acesso forma de iccedilamento etc
4) Material estrutural a ser utilizado Cada material possui caracteriacutesticas mecacircnicas
peculiares Dessa forma o material deve estar adequado aos tipos de esforccedilos solicitantes nas
estruturas
Portanto para identificaccedilatildeo do sistema estrutural mais adequado dois aspectos devem ser
considerados
a) Identificar as possiacuteveis opccedilotildees
b) Analisar e comparar as vantagens e inconvenientes de cada um
13 ndash ESTRUTURAS DA ENGENHARIA CIVIL
131 - Resenha Histoacuterica ndash Marcos da Engenharia de Estruturas
Haacute cerca de 10000 anos tendo descoberto a agricultura e a pecuaacuteria o homem deixou de ser
nocircmade passando a residir em um local fixo Surgiram entatildeo os primeiros edifiacutecios
permanentes e as primeiras aldeias
Desde esta eacutepoca o homem vem erigindo construccedilotildees que o abriguem que permitam a
reuniatildeo de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso poliacutetico ou de lazer
que possibilitem a transposiccedilatildeo de um rio ou a barragem de um curso de aacutegua
As primitivas construccedilotildees iniciais deram lugar agraves monumentais piracircmides egiacutepcias aos
harmoniosos templos gregos agraves extraordinaacuterias cuacutepulas romanas agrave sublimes catedrais agraves
imensas pontes de ferro e de accedilo aos enormes arranha-ceacuteus de accedilo e de concreto
O estudo da histoacuteria da evoluccedilatildeo das estruturas eacute altamente fascinante pois
1 - Possibilita que se conheccedilam e se valorizem as extraordinaacuterias construccedilotildees que vecircm sendo
edificadas pelo homem desde a preacute-histoacuteria ateacute os dias de hoje
2 - Revela que as construccedilotildees aleacutem de satisfazerem as necessidades do homem satildeo uma
importantiacutessima expressatildeo cultural social poliacutetica e econocircmica das sociedades que as
erigiram
3 - Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre
tiveram e continuam tendo na evoluccedilatildeo das estruturas
4 - Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas
Apresenta-se a seguir uma breviacutessima histoacuteria desta evoluccedilatildeo por meio do exame de alguns
dos seus momentos mais marcantes e de algumas das mais significativas construccedilotildees feitas
pelo homem
a) As ruiacutenas de Stonehenge
Stonehenge eacute um dos mais importantes monumentos da preacute-histoacuteria europeacuteia e sempre foi
considerado pelos visitantes como uma das maravilhas da Gratilde-Bretanha O monumento que se
vecirc hoje em dia satildeo as ruiacutenas de um templo que foi utilizado por aproximadamente 3500 anos
Ruiacutenas do templo de Stonehenge
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O primeiro Stonehenge foi construiacutedo haacute aproximadamente 5000 anos atraacutes por volta do ano
3100 aC e deve ter sido utilizado por aproximadamente 500 anos como local de cerimocircnias
religiosas e depois abandonado Era uma construccedilatildeo bastante simples constituiacuteda de um
ciacuterculo de aproximadamente 866 m de diacircmetro e alguns menires de pedra como se pode
ver no esquema ao lado
Algum tempo depois de ter sido abandonado por volta do ano 2100 aC Stonehenge foi
totalmente remodelado Aproximadamente 80 blocos de rocha cada um pesando por volta de
4 toneladas foram colocados no centro do antigo Stonehenge formando dois ciacuterculos
concecircntricos que nunca chegaram a ser completados Tambeacutem foi construiacuteda uma espeacutecie de
avenida na entrada de Stonehenge no alinhamento do nascer do sol no solstiacutecio de veratildeo
com aproximadamente 530 metros de extensatildeo
Por algum motivo essa remodelaccedilatildeo foi abandonada e substituiacuteda por algo muito maior A
nova estrutura foi iniciada por volta de 2000 aC e alguns dos blocos utilizados em sua
construccedilatildeo chegavam a pesar 45 toneladas com quase 7 metros de altura
Essa nova construccedilatildeo exibia um incriacutevel refinamento para a eacutepoca pois os blocos de pedra
tiveram suas superfiacutecies preparadas removendo a rugosidade original das rochas e os blocos
colocados sobre os outros possuiacuteam encaixes que os mantinham perfeitamente unidos
Mais tarde foram introduzidos mais dois ciacuterculos formados por blocos de pedra um no centro
por volta do ano 1850 aC e outro entre os ciacuterculos do periacuteodo anterior por volta de 1550
aC
Por volta de 1100 aC a Avenida na entrada de Stonehenge foi prolongada alcanccedilando
2780 metros A seguir dois esquemas de como provavelmente foi construiacutedo Stonehenge
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London 1987
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Os elementos estruturais assim como toda e qualquer estrutura devem apresentar as
propriedades de resistecircncia e rigidez ou seja serem capazes de resistir aos esforccedilos dentro
de certos limites (por exemplo o limite de elasticidade) sem se romperem e sem sofrer
grandes deformaccedilotildees ou variaccedilotildees de suas dimensotildees originais
Os conceitos de resistecircncia e rigidez satildeo muito importantes na engenharia de estruturas pois
satildeo estas propriedades que definem qual o material mais adequado a um determinado tipo de
estrutura devendo dessa forma serem bem compreendidos
Resistecircncia eacute a capacidade que um material estrutural tem em transmitir as forccedilas
internamente partiacutecula por partiacutecula moleacutecula por moleacutecula dos pontos de aplicaccedilatildeo aos
apoios sem que ocorra a ruptura da peccedila Para analisar a capacidade resistente de uma
estrutura eacute necessaacuteria a determinaccedilatildeo
Dos esforccedilos solicitantes internos o que eacute feito na Teoria das Estruturas na Anaacutelise
Estrutural ou na Estaacutetica das Construccedilotildees
Das tensotildees internas o que eacute feito na Resistecircncia ou Mecacircnica dos Materiais
Rigidez eacute propriedade que um determinado material possui de natildeo se deformar
excessivamente para o carregamento previsto o que comprometeria o funcionamento e o
aspecto esteacutetico da peccedila O caacutelculo das deformaccedilotildees eacute feito na Resistecircncia dos Materiais
12 ndash CONCEITO ESPECIacuteFICO DE ESTRUTURA
Na Engenharia de Estruturas defini-se como ESTRUTURA as partes resistentes de uma
construccedilatildeo de uma maacutequina de um automoacutevel de um navio de um aviatildeo de um objeto etc
cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos e a qual se aplica o conceito geral apresentado
anteriormente
Quando se projeta uma estrutura a anaacutelise do comportamento estrutural exige que sejam
feitas algumas simplificaccedilotildees que conduzem a modelos estruturais Para que se defina o
sistema estrutural mais adequado para uma determinada situaccedilatildeo de projeto devem ser
considerados vaacuterios fatores Os principais satildeo
Aspectos funcionais (dimensatildeo do espaccedilo interno iluminaccedilatildeo
limitaccedilotildees do espaccedilo exterior etc)
1) Projeto arquitetocircnico
Aspectos esteacuteticos (sistemas diferentes geram formas
diferentes)
Permanente
2) Carregamentos atuantes
Acidental
Vento
Variaacutevel Neve
Carregamento excepcional
Terremotos
Explosotildees
3) Condiccedilotildees de fabricaccedilatildeo transporte e montagem da estrutura Anaacutelise das vias de
acesso forma de iccedilamento etc
4) Material estrutural a ser utilizado Cada material possui caracteriacutesticas mecacircnicas
peculiares Dessa forma o material deve estar adequado aos tipos de esforccedilos solicitantes nas
estruturas
Portanto para identificaccedilatildeo do sistema estrutural mais adequado dois aspectos devem ser
considerados
a) Identificar as possiacuteveis opccedilotildees
b) Analisar e comparar as vantagens e inconvenientes de cada um
13 ndash ESTRUTURAS DA ENGENHARIA CIVIL
131 - Resenha Histoacuterica ndash Marcos da Engenharia de Estruturas
Haacute cerca de 10000 anos tendo descoberto a agricultura e a pecuaacuteria o homem deixou de ser
nocircmade passando a residir em um local fixo Surgiram entatildeo os primeiros edifiacutecios
permanentes e as primeiras aldeias
Desde esta eacutepoca o homem vem erigindo construccedilotildees que o abriguem que permitam a
reuniatildeo de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso poliacutetico ou de lazer
que possibilitem a transposiccedilatildeo de um rio ou a barragem de um curso de aacutegua
As primitivas construccedilotildees iniciais deram lugar agraves monumentais piracircmides egiacutepcias aos
harmoniosos templos gregos agraves extraordinaacuterias cuacutepulas romanas agrave sublimes catedrais agraves
imensas pontes de ferro e de accedilo aos enormes arranha-ceacuteus de accedilo e de concreto
O estudo da histoacuteria da evoluccedilatildeo das estruturas eacute altamente fascinante pois
1 - Possibilita que se conheccedilam e se valorizem as extraordinaacuterias construccedilotildees que vecircm sendo
edificadas pelo homem desde a preacute-histoacuteria ateacute os dias de hoje
2 - Revela que as construccedilotildees aleacutem de satisfazerem as necessidades do homem satildeo uma
importantiacutessima expressatildeo cultural social poliacutetica e econocircmica das sociedades que as
erigiram
3 - Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre
tiveram e continuam tendo na evoluccedilatildeo das estruturas
4 - Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas
Apresenta-se a seguir uma breviacutessima histoacuteria desta evoluccedilatildeo por meio do exame de alguns
dos seus momentos mais marcantes e de algumas das mais significativas construccedilotildees feitas
pelo homem
a) As ruiacutenas de Stonehenge
Stonehenge eacute um dos mais importantes monumentos da preacute-histoacuteria europeacuteia e sempre foi
considerado pelos visitantes como uma das maravilhas da Gratilde-Bretanha O monumento que se
vecirc hoje em dia satildeo as ruiacutenas de um templo que foi utilizado por aproximadamente 3500 anos
Ruiacutenas do templo de Stonehenge
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O primeiro Stonehenge foi construiacutedo haacute aproximadamente 5000 anos atraacutes por volta do ano
3100 aC e deve ter sido utilizado por aproximadamente 500 anos como local de cerimocircnias
religiosas e depois abandonado Era uma construccedilatildeo bastante simples constituiacuteda de um
ciacuterculo de aproximadamente 866 m de diacircmetro e alguns menires de pedra como se pode
ver no esquema ao lado
Algum tempo depois de ter sido abandonado por volta do ano 2100 aC Stonehenge foi
totalmente remodelado Aproximadamente 80 blocos de rocha cada um pesando por volta de
4 toneladas foram colocados no centro do antigo Stonehenge formando dois ciacuterculos
concecircntricos que nunca chegaram a ser completados Tambeacutem foi construiacuteda uma espeacutecie de
avenida na entrada de Stonehenge no alinhamento do nascer do sol no solstiacutecio de veratildeo
com aproximadamente 530 metros de extensatildeo
Por algum motivo essa remodelaccedilatildeo foi abandonada e substituiacuteda por algo muito maior A
nova estrutura foi iniciada por volta de 2000 aC e alguns dos blocos utilizados em sua
construccedilatildeo chegavam a pesar 45 toneladas com quase 7 metros de altura
Essa nova construccedilatildeo exibia um incriacutevel refinamento para a eacutepoca pois os blocos de pedra
tiveram suas superfiacutecies preparadas removendo a rugosidade original das rochas e os blocos
colocados sobre os outros possuiacuteam encaixes que os mantinham perfeitamente unidos
Mais tarde foram introduzidos mais dois ciacuterculos formados por blocos de pedra um no centro
por volta do ano 1850 aC e outro entre os ciacuterculos do periacuteodo anterior por volta de 1550
aC
Por volta de 1100 aC a Avenida na entrada de Stonehenge foi prolongada alcanccedilando
2780 metros A seguir dois esquemas de como provavelmente foi construiacutedo Stonehenge
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London 1987
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Permanente
2) Carregamentos atuantes
Acidental
Vento
Variaacutevel Neve
Carregamento excepcional
Terremotos
Explosotildees
3) Condiccedilotildees de fabricaccedilatildeo transporte e montagem da estrutura Anaacutelise das vias de
acesso forma de iccedilamento etc
4) Material estrutural a ser utilizado Cada material possui caracteriacutesticas mecacircnicas
peculiares Dessa forma o material deve estar adequado aos tipos de esforccedilos solicitantes nas
estruturas
Portanto para identificaccedilatildeo do sistema estrutural mais adequado dois aspectos devem ser
considerados
a) Identificar as possiacuteveis opccedilotildees
b) Analisar e comparar as vantagens e inconvenientes de cada um
13 ndash ESTRUTURAS DA ENGENHARIA CIVIL
131 - Resenha Histoacuterica ndash Marcos da Engenharia de Estruturas
Haacute cerca de 10000 anos tendo descoberto a agricultura e a pecuaacuteria o homem deixou de ser
nocircmade passando a residir em um local fixo Surgiram entatildeo os primeiros edifiacutecios
permanentes e as primeiras aldeias
Desde esta eacutepoca o homem vem erigindo construccedilotildees que o abriguem que permitam a
reuniatildeo de grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso poliacutetico ou de lazer
que possibilitem a transposiccedilatildeo de um rio ou a barragem de um curso de aacutegua
As primitivas construccedilotildees iniciais deram lugar agraves monumentais piracircmides egiacutepcias aos
harmoniosos templos gregos agraves extraordinaacuterias cuacutepulas romanas agrave sublimes catedrais agraves
imensas pontes de ferro e de accedilo aos enormes arranha-ceacuteus de accedilo e de concreto
O estudo da histoacuteria da evoluccedilatildeo das estruturas eacute altamente fascinante pois
1 - Possibilita que se conheccedilam e se valorizem as extraordinaacuterias construccedilotildees que vecircm sendo
edificadas pelo homem desde a preacute-histoacuteria ateacute os dias de hoje
2 - Revela que as construccedilotildees aleacutem de satisfazerem as necessidades do homem satildeo uma
importantiacutessima expressatildeo cultural social poliacutetica e econocircmica das sociedades que as
erigiram
3 - Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre
tiveram e continuam tendo na evoluccedilatildeo das estruturas
4 - Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas
Apresenta-se a seguir uma breviacutessima histoacuteria desta evoluccedilatildeo por meio do exame de alguns
dos seus momentos mais marcantes e de algumas das mais significativas construccedilotildees feitas
pelo homem
a) As ruiacutenas de Stonehenge
Stonehenge eacute um dos mais importantes monumentos da preacute-histoacuteria europeacuteia e sempre foi
considerado pelos visitantes como uma das maravilhas da Gratilde-Bretanha O monumento que se
vecirc hoje em dia satildeo as ruiacutenas de um templo que foi utilizado por aproximadamente 3500 anos
Ruiacutenas do templo de Stonehenge
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O primeiro Stonehenge foi construiacutedo haacute aproximadamente 5000 anos atraacutes por volta do ano
3100 aC e deve ter sido utilizado por aproximadamente 500 anos como local de cerimocircnias
religiosas e depois abandonado Era uma construccedilatildeo bastante simples constituiacuteda de um
ciacuterculo de aproximadamente 866 m de diacircmetro e alguns menires de pedra como se pode
ver no esquema ao lado
Algum tempo depois de ter sido abandonado por volta do ano 2100 aC Stonehenge foi
totalmente remodelado Aproximadamente 80 blocos de rocha cada um pesando por volta de
4 toneladas foram colocados no centro do antigo Stonehenge formando dois ciacuterculos
concecircntricos que nunca chegaram a ser completados Tambeacutem foi construiacuteda uma espeacutecie de
avenida na entrada de Stonehenge no alinhamento do nascer do sol no solstiacutecio de veratildeo
com aproximadamente 530 metros de extensatildeo
Por algum motivo essa remodelaccedilatildeo foi abandonada e substituiacuteda por algo muito maior A
nova estrutura foi iniciada por volta de 2000 aC e alguns dos blocos utilizados em sua
construccedilatildeo chegavam a pesar 45 toneladas com quase 7 metros de altura
Essa nova construccedilatildeo exibia um incriacutevel refinamento para a eacutepoca pois os blocos de pedra
tiveram suas superfiacutecies preparadas removendo a rugosidade original das rochas e os blocos
colocados sobre os outros possuiacuteam encaixes que os mantinham perfeitamente unidos
Mais tarde foram introduzidos mais dois ciacuterculos formados por blocos de pedra um no centro
por volta do ano 1850 aC e outro entre os ciacuterculos do periacuteodo anterior por volta de 1550
aC
Por volta de 1100 aC a Avenida na entrada de Stonehenge foi prolongada alcanccedilando
2780 metros A seguir dois esquemas de como provavelmente foi construiacutedo Stonehenge
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London 1987
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
1 - Possibilita que se conheccedilam e se valorizem as extraordinaacuterias construccedilotildees que vecircm sendo
edificadas pelo homem desde a preacute-histoacuteria ateacute os dias de hoje
2 - Revela que as construccedilotildees aleacutem de satisfazerem as necessidades do homem satildeo uma
importantiacutessima expressatildeo cultural social poliacutetica e econocircmica das sociedades que as
erigiram
3 - Mostra o papel fundamental que os novos materiais e os novos sistemas estruturais sempre
tiveram e continuam tendo na evoluccedilatildeo das estruturas
4 - Permite que se compreenda qualitativamente como funcionam estruturas
Apresenta-se a seguir uma breviacutessima histoacuteria desta evoluccedilatildeo por meio do exame de alguns
dos seus momentos mais marcantes e de algumas das mais significativas construccedilotildees feitas
pelo homem
a) As ruiacutenas de Stonehenge
Stonehenge eacute um dos mais importantes monumentos da preacute-histoacuteria europeacuteia e sempre foi
considerado pelos visitantes como uma das maravilhas da Gratilde-Bretanha O monumento que se
vecirc hoje em dia satildeo as ruiacutenas de um templo que foi utilizado por aproximadamente 3500 anos
Ruiacutenas do templo de Stonehenge
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O primeiro Stonehenge foi construiacutedo haacute aproximadamente 5000 anos atraacutes por volta do ano
3100 aC e deve ter sido utilizado por aproximadamente 500 anos como local de cerimocircnias
religiosas e depois abandonado Era uma construccedilatildeo bastante simples constituiacuteda de um
ciacuterculo de aproximadamente 866 m de diacircmetro e alguns menires de pedra como se pode
ver no esquema ao lado
Algum tempo depois de ter sido abandonado por volta do ano 2100 aC Stonehenge foi
totalmente remodelado Aproximadamente 80 blocos de rocha cada um pesando por volta de
4 toneladas foram colocados no centro do antigo Stonehenge formando dois ciacuterculos
concecircntricos que nunca chegaram a ser completados Tambeacutem foi construiacuteda uma espeacutecie de
avenida na entrada de Stonehenge no alinhamento do nascer do sol no solstiacutecio de veratildeo
com aproximadamente 530 metros de extensatildeo
Por algum motivo essa remodelaccedilatildeo foi abandonada e substituiacuteda por algo muito maior A
nova estrutura foi iniciada por volta de 2000 aC e alguns dos blocos utilizados em sua
construccedilatildeo chegavam a pesar 45 toneladas com quase 7 metros de altura
Essa nova construccedilatildeo exibia um incriacutevel refinamento para a eacutepoca pois os blocos de pedra
tiveram suas superfiacutecies preparadas removendo a rugosidade original das rochas e os blocos
colocados sobre os outros possuiacuteam encaixes que os mantinham perfeitamente unidos
Mais tarde foram introduzidos mais dois ciacuterculos formados por blocos de pedra um no centro
por volta do ano 1850 aC e outro entre os ciacuterculos do periacuteodo anterior por volta de 1550
aC
Por volta de 1100 aC a Avenida na entrada de Stonehenge foi prolongada alcanccedilando
2780 metros A seguir dois esquemas de como provavelmente foi construiacutedo Stonehenge
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London 1987
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Algum tempo depois de ter sido abandonado por volta do ano 2100 aC Stonehenge foi
totalmente remodelado Aproximadamente 80 blocos de rocha cada um pesando por volta de
4 toneladas foram colocados no centro do antigo Stonehenge formando dois ciacuterculos
concecircntricos que nunca chegaram a ser completados Tambeacutem foi construiacuteda uma espeacutecie de
avenida na entrada de Stonehenge no alinhamento do nascer do sol no solstiacutecio de veratildeo
com aproximadamente 530 metros de extensatildeo
Por algum motivo essa remodelaccedilatildeo foi abandonada e substituiacuteda por algo muito maior A
nova estrutura foi iniciada por volta de 2000 aC e alguns dos blocos utilizados em sua
construccedilatildeo chegavam a pesar 45 toneladas com quase 7 metros de altura
Essa nova construccedilatildeo exibia um incriacutevel refinamento para a eacutepoca pois os blocos de pedra
tiveram suas superfiacutecies preparadas removendo a rugosidade original das rochas e os blocos
colocados sobre os outros possuiacuteam encaixes que os mantinham perfeitamente unidos
Mais tarde foram introduzidos mais dois ciacuterculos formados por blocos de pedra um no centro
por volta do ano 1850 aC e outro entre os ciacuterculos do periacuteodo anterior por volta de 1550
aC
Por volta de 1100 aC a Avenida na entrada de Stonehenge foi prolongada alcanccedilando
2780 metros A seguir dois esquemas de como provavelmente foi construiacutedo Stonehenge
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London 1987
FONTE Atkinson R J C Stonehenge and Neighbouring Monuments English Heritage
London
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Piracircmide de Sacara
Por volta de 80 piracircmides ainda podem ser encontradas no Egito principalmente na margem
oeste do Nilo Muitas delas foram construiacutedas no periacuteodo da dinastia que governou entre 2920
a 2575 aC
A primeira delas eacute a tumba construiacuteda em 2630 aC em Sacara para o faraoacute Djoser O
responsaacutevel pela construccedilatildeo foi seu chanceler e arquiteto Imhotep O projeto inicialmente
previa uma seacuterie de cacircmaras e passagens subterracircneas que formariam um conjunto com
aproximadamente 60 metros de lado e 8 metros de altura semelhante aos tuacutemulos construiacutedos
ateacute entatildeo
Piracircmide de Sacara
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Entretanto por alguma razatildeo desconhecida Imhotep comeccedilou a aumentar sua criaccedilatildeo que
chegou aos 61 metros de altura com uma base de 122 por 107 metros Conhecida tambeacutem
como piracircmide de degraus foi a primeira das grandes piracircmides introduzindo um novo
sistema estrutural E como ela as piracircmides que viriam a ser construiacutedas depois teriam suas
faces voltadas para os quatro pontos cardeais
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
c) Piracircmide romboidal de Dahchur
Dahchur ou Dahshur eacute uma necroacutepole situada proacuteximo da cidade de Mecircnfis no Egipto
Neste local encontram-se cinco piracircmides que serviram como tuacutemulo de vaacuterios reis do
Antigo Egipto
As duas piracircmides mais importantes satildeo as do rei Seneferu (IV Dinastia) A chamada
Piracircmide Romboidal apresenta-se com uma inclinaccedilatildeo a meia altura A outra piracircmide de
Seneferu eacute a Piracircmide Vermelha assim chamada devido ao facto do seu revestimento exterior
em calcaacuterio ter praticamente desaparecido deixando exposto a pedra vermelha que foi usada
na construccedilatildeo
Piracircmide Romboidal de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Piracircmide Vermelha de Dahshur
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
d) Piracircmide de Queacuteops
Maravilhas do mundo antigo as grandes piracircmides de Gizeacute - Queacuteops Queacutefrem e
Miquerinos - sobreviveram ateacute os dias de hoje estruturalmente intactas tendo perdido apenas
parte de seu revestimento nesses 4500 anos
Piracircmide de Queacuteops
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
A Piracircmide de Queacuteops ou Khufu tambeacutem conhecida como a Grande Piracircmide eacute o
monumento mais pesado que jaacute foi construiacutedo pelo homem Possui aproximadamente 23
milhotildees de blocos de rocha cada um pesando em meacutedia 25 toneladas Com mais de 146
metros de altura soacute foi ultrapassada em altura no seacuteculo XVI pela torre da Catedral de
Beauvais que foi terminada em 1569 tendo ruiacutedo 4 anos depois em 1573
A altura da piracircmide de Queacuteops soacute veio a ser novamente ultrapassada no seacuteculo XIX quando
foram terminadas as torres das catedrais de Rouen com 148 m de Colocircnia com 157 m de
Ulm com 161 m e principalmente com a inauguraccedilatildeo da Torre Eiffel em 1889 com 300 m
de altura
Durante seacuteculos a humanidade vem se perguntando como essas enormes construccedilotildees foram
erguidas como blocos de granito de 50 toneladas foram trazidos de Assuatilde como foram
erguidos a essa altura Uma coisa eacute certa dois recursos eram abundantes matildeo de obra e
tempo
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
De acordo com o historiador grego Heroacutedoto apenas a preparaccedilatildeo do platocirc de Gizeacute levou
uma deacutecada e a construccedilatildeo da piracircmide mais duas tendo por volta de 100000 homens
trabalhado na construccedilatildeo da Grande Piracircmide
Como Heroacutedoto esteve no Egito dois mil anos depois da construccedilatildeo das piracircmides seus dados
natildeo eram totalmente aceitos Recentemente os estudos do piramidologista alematildeo Kurt
Mendelssohn levaram agrave conclusatildeo de que por volta de 80000 homens trabalharam na
construccedilatildeo da Grande Piracircmide sendo que 10000 empregados permanentemente e 70000
homens sem qualificaccedilatildeo empregados durante as cheias do Nilo
O proacuteprio Mendelssohn mostrou que diversas piracircmides eram construiacutedas simultaneamente
Dessa forma o nuacutemero de pessoas utilizadas pode ter chegado a 150000 valores proacuteximos
aos descritos por Heroacutedoto Sem duacutevida uma enorme quantidade de trabalhadores sobretudo
em relaccedilatildeo agrave populaccedilatildeo egiacutepcia de 5000 anos atraacutes
Outra caracteriacutestica impressionante eacute a precisatildeo topograacutefica dessas construccedilotildees Na Piracircmide
de Queacuteops a base natildeo apresenta variaccedilatildeo de niacutevel superior a 25 cm e os lados da base natildeo
possuiacuteam variaccedilatildeo de comprimento superior a 20 cm Igualmente precisa eacute a orientaccedilatildeo das
faces da piracircmide aos quatro pontos cardeais e a inclinaccedilatildeo das faces a 51deg 52‟ com a
horizontal
Externamente a Grande Piracircmide eacute muito semelhante a estruturas anteriores mas
internamente seu arranjo de passagens e cacircmaras eacute uacutenico
e) Zigurate de Ur
A Mesopotacircmia eacute a regiatildeo situada entre os rios Tigre e Eufrates Essa aacuterea eacute o berccedilo de
diversas civilizaccedilotildees como os Sumeacuterios Babilocircnios Israelitas Feniacutecios Assiacuterios Persas
entre outros
Essas civilizaccedilotildees contribuiacuteram bastante para estabelecer os pilares das futuras civilizaccedilotildees
Suas contribuiccedilotildees incluem o desenvolvimento da escrita escolas bibliotecas coacutedigos legais
escritos a roda o vidro a matemaacutetica o alfabeto calendaacuterios irrigaccedilatildeo etc
Entre as mais importantes construccedilotildees deste periacuteodo estatildeo o zigurate de Ur o zigurate de
Akarkuf e a torre de Babel
Os Zigurates satildeo templos da Mesopotacircmia A construccedilatildeo eacute no formato de piracircmides feitas
com tijolos de barro Essas piracircmides representam o encontro do ceacuteu com a terra
Eacute interessante notar que as escadas foram feitas de tal forma que fosse possiacutevel chegar
fisicamente ao templo localizado na parte mais alta As piracircmides do Egito natildeo foram feitas
para se alcanccedilar a parte mais alta assim suas escadas natildeo possuem a mesma utilizaccedilatildeo
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Zigurate de Ur na Mesopotacircmia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
f) Partenon grego
O Partenon eacute provavelmente o mais conhecido de todos os templos gregos da antiguidade
Construiacutedo entre 480 e 323 aC representa todo o refinamento e estilo da arquitetura de
Atenas nesse periacuteodo
Dedicado agrave deusa Atenas foi posteriormente transformado em igreja dedicada agrave Santa Sofia e
mais tarde convertido pelos francos na Catedral de Santa Maria de Atenas Foi depois
transformado em mesquita pelos turcos
Erguidas sobre fundaccedilotildees de alvenaria de calcaacutereo que atingiam alguns metros de
profundidade as construccedilotildees desse periacuteodo foram capazes de resistir por mais de 20 seacuteculos
mesmo em regiotildees de razoaacutevel atividade siacutesmica
O estado atual do Partenon eacute devido a uma explosatildeo no depoacutesito de poacutelvora que tinha sido
instalado no edifiacutecio no ano de 1687 que o danificou bastante Foram destruiacutedos 28 pilares as
paredes internas e as lajes de maacutermore da cobertura
Uma das marcas do Partenon satildeo suas colunas As externas satildeo 46 no total e possuem 1043
m de altura 190 m de diacircmetro na base e 145 m no niacutevel do capitel
O refinamento atingido pelos construtores gregos pode ser percebido no esquema abaixo que
mostra como foram feitos os pilares a partir da junccedilatildeo de blocos de pedra com cavilhas de
madeira
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Partenon grego
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
Uniatildeo dos moacutedulos das colunas com cavilhas de madeira
FONTE Azevedo Juacutenior
g) Coliseu
O Coliseu um dos siacutembolos da cidade de Roma e da grandeza que o impeacuterio romano atingiu
eacute uma famosa construccedilatildeo histoacuterica iniciada poacute Vespasiano e concluiacuteda por Tito Apenas dois
terccedilos da estrutura original conseguiram sobreviver ao tempo principalmente porque seu
material foi utilizado para construir outros edifiacutecios de Roma
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Do ponto de vista estrutural o Coliseu e seus inuacutemeros arcos representam bem a engenharia e
a arquitetura romanas O uso de estruturas em arco permitiu aos romanos vencerem vatildeos
muitas vezes maiores que os vatildeos de seus antecessores
Coliseu de Roma Itaacutelia
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
h) A Piracircmide do Sol
A Piracircmide do Sol eacute a maior das piracircmides da cidade de Teotihuacan a segunda maior de
todo o Meacutexico e a terceira maior do mundo
Construiacuteda no seacuteculo II dC estaacute no lado leste da Avenida dos Mortos na metade norte da
cidade que eacute considerada o centro de Teotihuacan Ela estaacute voltada para o oeste de modo que
no solstiacutecio de veratildeo o sol se potildee exatamente na sua frente Tem 225 metros de lado 65
metros de altura e eacute a estrutura mais volumosa da cidade com 25 milhotildees de toneladas de
material
A piracircmide eacute composta de cinco plataformas dispostas em degraus e uma escadaria cerimonial
que conduz ao topo onde existia um templo feito de madeira ndash utilizado para realizar
sacrifiacutecios e oferendas aos deuses ndash que foi destruiacutedo juntamente com a parte mais alta da
piracircmide Ela eacute feita de pedregulhos com o nuacutecleo de adobes de terra e lama recobertos de
pedra e revestido de estuque pintado Durante o auge de Teotihuacan as piracircmides eram
pintadas de vermelho brilhante e se destacavam na paisagem
Estudos e escavaccedilotildees levados a cabo em 1971 conduziram agrave descoberta de uma grande
caverna sob a estrutura da Piracircmide do Sol A partir da caverna existem quatro portas
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
dispostas como peacutetalas de flor que levam a outras salas O acesso agrave caverna eacute feito atraveacutes de
um poccedilo com 7 m de altura situado junto agraves escadas na base da piracircmide
Essa caverna eacute na verdade um tuacutenel natural elaborado e alargado por antigas correntes de
lava devido a regiatildeo onde Teotihuacan estaacute localizada sobre uma bacia natural numa extensa
regiatildeo de vulcotildees
Piracircmide do Sol
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
i) Panteatildeo
O Panteatildeo tambeacutem construiacutedo em Roma eacute uma das estruturas da Antiguumlidade que se
encontram mais bem conservadas
A construccedilatildeo iniciada no ano 118 dC terminou dez anos depois No ano 609 o Panteatildeo
que era um templo dedicado a todos os deuses romanos foi transformado em igreja catoacutelica
Assim essa estrutura estaacute em uso haacute aproximadamente 1900 anos
O material usado na construccedilatildeo foi concreto produzido com cimento natural tendo-se
empregado agregados leves Sua cuacutepula possui uma abertura de 82 m de diacircmetro e vatildeo livre
de 42 m
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Panteon na cidade de Roma
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
j) Catedral de Notre Dame
Um espiacuterito de competiccedilatildeo tomou conta do seacuteculo XII no que se referia agrave construccedilatildeo de
catedrais O desconhecido mestre (idealizador e construtor) dos trabalhos de Notre Dame em
Paris logo no iniacutecio do trabalho em 1150 decidiu que esta catedral seria a mais alta igreja
existente na eacutepoca
Assim os trabalhos comeccedilaram e quando o coro estava praticamente terminado foi tomada
mais uma corajosa decisatildeo aumentar ainda mais a altura da catedral agora a uma altura um
terccedilo mais alta do que qualquer outra catedral existente
Notre Dame tornou-se assim um lugar de grandes discussotildees pois aleacutem da beleza criada
pela grande altura muitos problemas nunca antes enfrentados comeccedilaram a surgir Sua
altura se tornou tatildeo grande que a luz que entrava pelas janelas situadas na parte superior das
paredes da catedral natildeo atingia o chatildeo Quanto mais alta ficava sua estrutura mais problemas
eram encontrados dentre eles a grande velocidade e principalmente a grande pressatildeo dos
ventos
Frente a esses problemas os mestres construtores e estudiosos encontraram uma soluccedilatildeo
aboacutebadas ogivais arcobotantes e contrafortes introduzidos em 1180 Estes novos elementos
estruturais propiciaram paredes mais altas e resistiram aos esforccedilos laterais gerados pelas
aboacutebadas e pelo vento
Poreacutem frente a pequenas rachaduras os construtores perceberam pontos falhos nesse
esquema estrutural e em 1220 modificaram a estrutura aleacutem de terem introduzido escadarias
ao lado dos corredores e galerias
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Em 1250 Jean de Chelles mestre construtor do periacuteodo decidiu substituir as paredes dos
transeptos por paredes de vidro Livres da influecircncia de cargas foram abertos nessas paredes
grandes orifiacutecios que foram preenchidos com vidros e estruturados apenas por dois pequenos
pilares Assim formou-se com centenas de blocos de pedra uma beliacutessima moldura para
esses vidros em forma de rosa delineando a fachada da catedral
A perfeiccedilatildeo e habilidade do trabalho de Jean de Chelles desenvolvendo a geometria e
supervisionando o corte das pedras foi tanta que essa moldura de pedra vem suportando 117
metros quadrados de vidros haacute mais de 700 anos e nos 100 anos seguintes pouco menos de
20 janelas tentaram superaacute-la em tamanho poreacutem nenhuma realmente conseguiu
Catedral de Notre Dame
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
k) Basiacutelica de Satildeo Pedro
A Basiacutelica de Satildeo Pedro na qual satildeo celebradas as mais importantes cerimocircnias da Igreja
Catoacutelica se localiza sobre o terreno onde foi erguida pelo imperador Constantino entre os
anos 324 e 349 uma pequena basiacutelica com o objetivo de honrar o tuacutemulo do primeiro Papa o
apoacutestolo Pedro
Localizada tambeacutem no local onde existiu o Circo de Nero a Basiacutelica teve sua primeira pedra
assentada em 18 de abril de 1506 pelo Papa Juacutelio II
Inicialmente projetada por Donato Bramante a basiacutelica seria erguida sob a forma de uma cruz
grega Poreacutem apoacutes sua morte em 1514 teve seu projeto modificado
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Uma comissatildeo formada por Rafael Fra Giocondo e Giuliano da Sangallo reprojetou a
basiacutelica como uma cruz latina com trecircs naves sendo que no cruzeiro existiria uma cuacutepula que
localizada sobre o altar se alinharia com a sepultura do apoacutestolo Satildeo Pedro
Apoacutes a morte de Rafael em 1520 novos arquitetos assumiram o projeto sendo eles Antonio
da Sangallo Baldassarre Peruzzi e Andrea Sansovino
Em 1527 Paulo III confiou a Antonio da Sangallo o controle total da obra Este por sua vez
retomou algumas ideacuteias do plano de Bramante erguendo uma parede divisoacuteria entre a nova
Basiacutelica e a antiga ainda em uso
Em 1546 com a morte de Sangallo Paulo III confiou a Michelangelo a chefia da arquitetura
Responsaacutevel pela abside pelo transepto e pela cuacutepula Michelangelo deixou em 1564 ano de
sua morte o trabalho todo praticamente completo
A sucessatildeo no cargo de chefe da catedral foi desempenhada por Pirro Ligorio e Giacomo da
Vignola os quais finalmente completaram a construccedilatildeo da cuacutepula durante o papado de Sexto
V
Mais tarde sobre a cuacutepula a qual possuiacutea um diacircmetro de 419 metros Domenico Fontana
construiu o lanternim e a cruz finalmente em 1593 com aproximadamente 138 metros de
altura
O interior da basiacutelica foi preenchido com muitas obras-primas do Renascimento e do Barroco
Entre elas a mais famosa a escultura denominada Pietaacute de Michelangelo
Basiacutelica de Satildeo Pedro
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
O interior da cuacutepula foi decorado com composiccedilotildees de mosaicos formando uma figura que
ilustra os ciacuterculos angelicais do ceacuteu com Deus Pai em seu cume
Desta forma a construccedilatildeo da Basiacutelica foi completada por Carlo Maderna em 1612 com
duraccedilatildeo de mais de um seacuteculo originando uma monumental construccedilatildeo sendo sua principal
nave com aproximadamente 187 metros de comprimento
l) Ponte Firth of Forth
Apesar de ser considerada por alguns como uma obra de extremo mau gosto do ponto de
vista esteacutetico essa ponte escocesa do fim do seacuteculo XIX representa um marco no avanccedilo
tecnoloacutegico em estruturas Os recordes quebrados de vatildeos vencidos e de volumes de
alvenaria e de accedilo utilizados sobrepujaram de longe os existentes ateacute a eacutepoca e demoraram a
serem ultrapassados
Inaugurada em 1890 esta ponte cujo sistema estrutural eacute uma viga Gerber possui 2520 m de
comprimento total e seus dois vatildeos principais possuem 521 m de comprimento
Foto recente da vista lateral da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Demonstraccedilatildeo do modelo estrutural da ponte
FONTE wwwlmcepuspbr
Vista lateral da ponte logo apoacutes sua inauguraccedilatildeo
FONTE wwwlmcepuspbr
m) Torre Eiffel
Construiacuteda em 1889 para a comemoraccedilatildeo do centenaacuterio da Revoluccedilatildeo Francesa a Torre
Eiffel eacute um dos mais conhecidos siacutembolos da cidade de Paris e da Franccedila
A estrutura concebida e construiacuteda pelo escritoacuterio de Gustave Eiffel com 300 m de altura
contrasta com as demais construccedilotildees de Paris como se nota na fotografia abaixo Durante 40
anos foi a mais alta estrutura do mundo
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Torre Eiffel em Paris Franccedila
FONTE wwwlmcepuspbr
n) Golden Gate Bridge
Golden Gate Bridge (Ponte do Portatildeo Dourado em inglecircs) eacute a ponte localizada no estado da
Califoacuternia nos Estados Unidos que liga a cidade de Satildeo Francisco a Sausalito na regiatildeo
metropolitana de Satildeo Francisco sobre o estreito de Golden Gate
A ponte eacute o principal cartatildeo postal da cidade uma das mais conhecidas construccedilotildees dos
Estados Unidos e eacute considerada uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno pela Sociedade
Americana de Engenheiros Civis
A ponte foi desenhada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construccedilatildeo foi iniciada em 5 de
Janeiro de 1933 A ponte foi aberta ao traacutefego pedonal no dia 27 de Maio de 1937 e ao traacutefego
rodoviaacuterio no dia seguinte
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
A Golden Gate Bridge eacute uma ponte pecircnsil Conta 2737 metros de comprimento total
incluindo os acessos e 1966 metros de comprimento suspenso sendo a distacircncia entre as duas
torres de 1280 metros
Estas torres de suspensatildeo por sua vez erguem-se a 227 metros acima do niacutevel do mar
suportando os cabos que nas pontes com esta arquitetura suportam o tabuleiro suspenso Isto
significa que os dois cabos principais que a suportam tecircm de estar preparados para suportar
todo o peso do tabuleiro e dos cabos que partem dos cabos principais Cada um destes por
conseguinte tem um diacircmetro de 92 centiacutemetros sendo formado por 27572 cabos menores
A Golden Gate Bridge
FONTE wwwlmcepuspbr
o) Edifiacutecio Empire State
Colocando um laacutepis de peacute o empresaacuterio John Jacob Raskob perguntou a William Lamb o
principal arquiteto do Edifiacutecio Empire State ldquoBill quatildeo alto vocecirc pode fazecirc-lo sem que ele
caiardquo Assim comeccedilou o projeto deste lendaacuterio arranha-ceacuteu que eacute uma das obras mais
famosas de Nova York O preacutedio foi construiacutedo pouco depois da Grande Depressatildeo de
1929representando para os americanos um sinal de forccedila e recuperaccedilatildeo
O Empire State foi construiacutedo com o intuito de ser o preacutedio mais alto do mundo tendo
mantido esse posto por mais de 40 anos A lideranccedila foi perdida no ano de 1972 quando foi
concluiacuteda a construccedilatildeo da primeira torre do World Trade Center
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Empire State Building
FONTE wwwlmcepuspbr 2012
Antes de se chegar ao modelo definitivo houve quinze versotildees de como seria o edifiacutecio
sendo que houve otimizaccedilatildeo de materiais e forma de execuccedilatildeo do trabalho executado O
modelo definitivo descreve a existecircncia de 64 elevadores na parte central do edifiacutecio
A estrutura do Empire State eacute formada por um poacutertico tridimensional de accedilo em que foi
utilizado um grande nuacutemero de pilares tanto na periferia como no interior do edifiacutecio como se
pode ver nas duas fotos abaixo
A construccedilatildeo do edifiacutecio foi realizada em um ano e 45 dias apenas Para isso foi necessaacuteria a
utilizaccedilatildeo de um calendaacuterio riacutegido para executar a obra As vigas de accedilo foram rebitadas aos
pilares na proacutepria obra As fotografias a seguir mostram detalhes da construccedilatildeo da estrutura
metaacutelica
A construccedilatildeo do edifiacutecio gerou elogios tanto de pessoas ligadas agrave engenharia e agrave arquitetura
bem como leigos no assunto Houve quebra de recordes em vaacuterias categorias ligadas agrave
engenharia de estruturas e inspirou publicitaacuterios que o utilizaram para promover eventos da
aacuterea O preacutedio capturou a imaginaccedilatildeo de vaacuterias pessoas cineastas diretores casais de
namorados sendo que continua atraindo a visita de mais 35 milhotildees de pessoas por ano bem
como jaacute foi visitado por mais de 117 milhotildees de pessoas
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
p) Viaduto de Millau
O Viaduto de Millau localiza-se no sul da Franccedila a caminho do Mar Mediterracircneo No caacutelculo
da estrutura considerou-se resistecircncia a abalos siacutesmicos
Arquitetura e o caacutelculo estrutural foram elaborados por equipes inglesas o que gerou
resistecircncia por parte da populaccedilatildeo francesa pois como sabemos os ingleses e franceses natildeo
satildeo muito amigaacuteveis
Vista geral dos pilares e montagem do tabuleiro
FONTE wwwdementiapt
Viaduto de Millau localizado ao sul da Franccedila
FONTE wwwdementiapt
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
t) Ponte da Normadia
A ponte da Normandia situada na foz do rio Sena entre Honfleur e Le Havre representou um
grande avanccedilo tecnoloacutegico para a construccedilatildeo de pontes estaiadas Concluiacuteda em 1995 com
856 m de vatildeo central superou o recorde anterior de vatildeo de uma ponte estaiada o da ponte
Skarnsundet localizada na Noruega em 326 m
Desde o iniacutecio do projeto sabia-se que o traacutefego mariacutetimo existente no rio Sena exigiria uma
ponte com um vatildeo de pelo menos 800 m Como ateacute o momento natildeo havia nenhuma
experiecircncia em ponte estaiada com este vatildeo grande parte dos engenheiros da SETRA
achavam que a ponte da Normandia deveria ser uma ponte pecircnsil Prevaleceu entretanto a
opiniatildeo de Virlogeux que defendia a ponte estaiada pela economia que traria na instalaccedilatildeo dos
cabos e por natildeo demandar maciccedilos de ancoragem
Mesmo natildeo tendo optado por uma ponte pecircnsil Virlogeux aproveitou algumas das
caracteriacutesticas deste tipo de estrutura Os tabuleiros em caixatildeo fechado das pontes britacircnicas
Severn e Humber por exemplo auxiliaram no desenvolvimento do piso da ponte da
Normandia O resultado final foi um tabuleiro ainda mais inovador que conseguiu unir leveza
com rigidez Trata-se de uma estrutura hiacutebrida na qual os 624 m centrais satildeo de accedilo e os 116
m de cada extremidade do vatildeo central mais as vias de acesso satildeo de concreto protendido
Durante a construccedilatildeo foi necessaacuterio impedir a vibraccedilatildeo excessiva da ponte natildeo apenas para
evitar que fosse submetida a esforccedilos elevados mas tambeacutem para permitir que as operaccedilotildees
de montagem e de soldagem pudessem ser feitas com seguranccedila
Como a utilizaccedilatildeo de cabos estabilizadores ancorados no rio interferiria na navegaccedilatildeo
decidiu-se utilizar um sistema de atenuadores (TMD - tuned mass-dampers) colocado nas
extremidades em balanccedilo do tabuleiro em construccedilatildeo ateacute que com a inserccedilatildeo de seu segmento
final o tabuleiro ficasse totalmente concluiacutedo
Ponte da Normandia
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista lateral da ponte e do traacutefego intenso do Rio Sena
FONTE Azevedo Juacutenior
Colocaccedilatildeo da uacuteltima aduela do tabuleiro da ponte
FONTE Azevedo Juacutenior
Os cabos de uma ponte estaiada podem apresentar vibraccedilotildees indesejaacuteveis produzidas pelo
vento pela aacutegua da chuva que corre pelos estais e tambeacutem por pessoas caminhando pela
ponte Para diminuir estas vibraccedilotildees os estais da ponte da Normandia foram colocados em
um tubo ciliacutendrico de polietileno de alta densidade em cuja superfiacutecie foram feitas ranhuras
helicoidais a fim de impedir que a aacutegua da chuva pudesse formar uma tormenta ao escorrer
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
pelos cabos Apesar desta providecircncia mesmo na ausecircncia de chuvas e com ventos fracos os
estais mais longos da ponte apresentaram vibraccedilotildees excessivas o que exigiu que cabos
adicionais ligando os estais fossem colocados para diminuir suas vibraccedilotildees Estes cabos foram
colocados por alpinistas aptos a realizar este trabalho Aleacutem disso entre os seis estais mais
longos de cada um dos lados dos pilares e o tabuleiro foram colocados amortecedores com
ateacute 44 cm de comprimento para diminuir as vibraccedilotildees
Depois de pronta a ponte da Normandia foi submetida a trecircs testes reais como ainda eacute o
costume francecircs No primeiro observou-se o deslocamento vertical do tabuleiro na condiccedilatildeo
de seus 320 m centrais estarem com suas quatro faixas ocupadas por 80 caminhotildees totalmente
carregados No segundo teste a parte central do tabuleiro foi amarrada com um cabo a um
barco ancorado sob a ponte Este cabo foi tracionado ateacute romper e consequumlentemente
provocar uma vibraccedilatildeo vertical do piso analisada pelos engenheiros Jaacute no uacuteltimo teste o
tabuleiro foi deslocado horizontalmente por um barco e posteriormente solto para que desta
vez a vibraccedilatildeo transversal pudesse ser analisada
No dia 20 de janeiro de 1995 apoacutes ter sido aprovada nos testes a ponte da Normandia foi
oficialmente aberta ao traacutefego
q) Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
A ponte Octaacutevio Frias de Oliveira eacute um marco na arquitetura brasileira pois foi construiacuteda
com um formato uacutenico no mundo duas pontes em curva formando um X e sustentadas por
estais ligados a um uacutenico mastro
Uma ponte estaiada eacute uma ponte suspensa por conjuntos de cabos de accedilo (os chamados estais
que datildeo origem ao nome estaiada) conectados a uma torre ou mastro com a funccedilatildeo de dar
sustentaccedilatildeo agraves suas pistas
Moderna eacute construiacuteda em locais onde o uso dos pilares natildeo eacute aconselhaacutevel Eacute considerada a
evoluccedilatildeo da tradicional ponte pecircnsil
A sustentaccedilatildeo das pontes eacute feita por estais que satildeo feixes de cabos que variam de 15 a 25
cordoalhas de accedilo revestidas por uma bainha de polietileno amarelo cuja finalidade eacute
proteger os estais da chuva do vento e dos raios do sol Satildeo 492 toneladas de accedilo que se
fossem colocadas lado a lado daria para percorrer 378 mil metros equiparaacutevel agrave distacircncia
entre a cidade de Satildeo Paulo e a de Ourinhos (370 km) O maior estai tem 195 metros e o
menor 78 metros A distacircncia entre os estais eacute de 7 metros do lado do rio e de 65 metros do
lado do sistema viaacuterio
Conforme o arquiteto Joatildeo Valente projetista da ponte estaiada ldquoa cor amarela dos estais foi
escolhida por razotildees esteacuteticas A ideacuteia foi montar uma espeacutecie de bdquorede de luz‟ no meio do
ceacuteurdquo
O comprimento das pontes eacute de 2887 metros Os vatildeos estaiados possuem 290 metros com 16
metros de largura sendo 105 metros para as trecircs faixas de rolamento
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
A ponte mais alta sentido Avenida Jornalista Roberto Marinho para a Marginal Pinheiros
tem um vatildeo de 234 metros de altura e a mais baixa sentido Marginal Pinheiros para Avenida
Jornalista Roberto Marinho tem 12 metros
O asfalto utilizado nas pontes eacute da categoria SMA (Stone Mastic Asphalt) mesmo tipo usado
no Autoacutedromo Joseacute Carlos Pace (Interlagos) Essa pavimentaccedilatildeo apresenta alta resistecircncia a
impactos e a cargas em movimento Tambeacutem permite maior drenagem e evita deformaccedilotildees
do asfalto
Nos 290 metros estaiados de cada lado foram colocadas placas de alumiacutenio chamadas de
ldquonarizes de ventordquo utilizadas para dissipar o vento nas pistas Tanto as pontes quanto o
mastro satildeo pintados com um verniz antipichaccedilatildeo que permite ateacute quatro lavagens
consecutivas
As pontes possuem um sistema de drenagem de aacuteguas pluviais que faz com que a aacutegua passe
por caixas de passagem antes de ser lanccedilada ao solo o que evita a sujeira nas pistas
A ponte estaiada virou ponto de referecircncia na cidade antes mesmo de ficar pronta Durante a
construccedilatildeo diversas equipes de revistas televisotildees e agecircncias de publicidade de todo o paiacutes
usaram a obra como pano de fundo para fotos de cataacutelogos de moda e gravaccedilotildees de
propagandas comerciais Alunos de engenharia e arquitetura de universidades paulistanas
tambeacutem visitaram a ponte
Construccedilatildeo da Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
O contraste do pocircr do Sol e os estais da ponte
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
Vista geral da ponte pouco tempo antes de aberta ao traacutefego
FONTE httpcenasdacidadefileswordpresscom
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
r) A Ponte Juscelino Kubitschek
A Ponte Juscelino Kubitschek tambeacutem conhecida como Ponte JK estaacute situada em Brasiacutelia
ligando o Lago Sul Paranoaacute e Satildeo Sebastiatildeo agrave parte central do Plano Piloto atraveacutes do Eixo
Monumental atravessando o Lago Paranoaacute
Inaugurada em 15 de dezembro de 2002 a estrutura da ponte tem um comprimento de
travessia total de 1200 metros largura de 24 metros com duas pistas cada uma com trecircs
faixas de rolamento duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 15
metros de largura e comprimento total dos vatildeos de 720 metros
A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoaacute e os trecircs vatildeos
de 240 metros satildeo sustentados por trecircs arcos assimeacutetricos e localizados em planos diferentes
com cabos tensionados de accedilo colocados em forma cruzada o que geometricamente faz com
que os cabos formem um plano paraboacutelico
Com seus arcos assimeacutetricos a estrutura em trecircs arcos inspirados pelo movimento de uma
pedra quicando sobre o espelho daacutegua eacute uacutenica no mundo comparaacutevel em forma mas natildeo em
sistema estrutural como a passarela do Aquaacuterio Puacuteblico do Porto de Nagoya Japatildeo
Inicialmente orccedilado em 1998 em R$40 milhotildees estima-se que o custo total de construccedilatildeo foi
de R$ 160 milhotildees Sua beleza arquitetocircnica resultou num projeto estrutural de grande
complexidade mas apesar do custo adicional o Governo do Distrito Federal considerou
indispensaacutevel que a ponte estivesse ao niacutevel da monumentalidade com que Brasiacutelia foi
projetada
Ponte Juscelino Kubitschek
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
s) Petronas Towers
As Petronas Twin Towers ou Torres Petronas satildeo dois arranha-ceacuteus edificados na cidade
de Kuala Lumpur Malaacutesia pela construtora espanhola Acciona Foram concluiacutedas em 1998
tecircm 88 andares e atualmente satildeo o sexto edifiacutecio mais alto do mundo com 452 metros
As torres foram projetadas pelo arquiteto Cesar Pelli configuradas por estrutura de accedilo e
vedaccedilatildeo em vidro e desenhadas de forma a lembrar motivos encontrados na arte islacircmica um
reflexo da heranccedila muccedilulmana malaia A estrutura baacutesica poreacutem foi um desenvolvimento do
projeto de um edifiacutecio cancelado em Chicago
Os bombeiros simularam uma situaccedilatildeo em que uma das torres estava a pegar fogo e
transferiram 15000 pessoas duma torre para a outra pelo passadiccedilo construiacutedo entre elas Foi
uma maneira de mostrar como as Torres Petronas satildeo resistentes
Vista geral das torres Petronas
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
t) Taipei 101
O Taipei 101 (em Chinecircs tradicional) eacute um arranha-ceacuteu de 101 andares localizado em
Taipei Taiwan O edifiacutecio projetado por C Y Lee e construiacutedo por KTRT Joint Venture foi
o arranha-ceacuteu mais alto mundo superando as Petronas Towers na Malaacutesia em 2003 e sendo
superado pelo Burj Khalifa nos Emirados Aacuterabes Unidos em 2010 e pelas Abraj Al Bait
Towers na Araacutebia Saudita em 2011
O Taipei 101 recebeu o precircmio Emporis Skyscraper em 2004 Foi considerado uma das novas
Sete Maravilhas do Mundo Moderno (revista Newsweek 2006) e uma das Sete Maravilhas de
Engenharia (Discovery Channel 2005)
Vista geral do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
O edifiacutecio fica como um iacutecone de Taipei e de Taiwan como um todo Seu estilo combina a
tradiccedilatildeo e modernidade da cultura asiaacutetica e internacional num uacutenico projeto Suas
caracteriacutesticas de seguranccedila permitem-lhe suportar tufotildees e terremotos
Um centro comercial multi-niacutevel adjacente ao edifiacutecio tem centenas de lojas de moda
restaurantes e clubes Fogos lanccedilados a partir do Taipei 101 satildeo uma caracteriacutestica
proeminente das transmissotildees internacionais de reacuteveillon A estrutura eacute um marco e aparece
com frequecircncia em filmes shows de televisatildeo publicaccedilotildees impressas animecircs jogos e outros
elementos da cultura popular
O Taipei 101 eacute de propriedade da Taipei Financial Center Corporation e gerido pela divisatildeo
internacional da Urban Retail Properties Corporation baseada em Chicago EUA O nome
inicialmente previsto para o edifiacutecio era Taipei World Financial Center que foi obtido a
partir do nome do proprietaacuterio O nome original em chinecircs foi literalmente Taipei
International Financial Center
Vista aeacuterea do Taipei 101
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
O Taipei 101 foi ultrapassado em altura no dia 21 de julho de 2007 pelo Burj Khalifa em
Dubai Emirados Aacuterabes Unidos apoacutes o teacutermino da construccedilatildeo dos 141 andares ateacute aquele
momento
O tiacutetulo de edifiacutecio mais alto do mundo agora pertence pertence ao Burj Khalifa pois as
normas arquitetocircnicas internacionais definem edifiacutecio como uma estrutura totalmente
ocupada O Burj Khalifa reclamou o tiacutetulo quando sua construccedilatildeo terminou em 2010
u) Abraj al Bait Towers
Abraj Al Bait Towers eacute um complexo de arranha-ceacuteus construiacutedo na cidade de Meca na
Araacutebia Saudita
A torre do complexo eacute a mais alta da Araacutebia Saudita e uma das mais altas do mundo com 601
m de altura Todas as sete torres do complexo estatildeo agrupadas em um uacutenico edifiacutecio e a sua
aacuterea de construccedilatildeo eacute uma das maiores do mundo com 1 500 000 msup2
As torres tambeacutem satildeo conhecidas como Mecca Royal Hotel Clock Tower O edifiacutecio deteacutem
vaacuterios recordes como o mais alto hotel do mundo a mais alta torre de reloacutegio do mundo e o
maior mostrador de reloacutegio do mundo a maior aacuterea coberta de um edifiacutecio e o segundo mais
alto do mundo apenas ultrapassado pelo Burj Khalifa em Dubai
Fica apenas a poucos metros da maior mesquita do mundo e do local mais sagrado do islatilde o
Masjid al Haram O promotor e empreiteiro da obra eacute o Saudi Binladin Group a maior
empresa de construccedilatildeo da Araacutebia Saudita
Vista geral do Abraj Al Bait Towers
FONTE WIKIPEacuteDIA 2012
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
u) O Burj Khalifa - Dubai
O Burj Dubai ou Torre de Dubai eacute um arranha-ceacuteu em construccedilatildeo no distrito de Business Bay
na cidade de Dubai nos Emirados Aacuterabes Unidos e eacute a estrutura mais alta construiacuteda pela
matildeo do homem ainda natildeo finalizada A construccedilatildeo comeccedilou em 21 de Setembro de 2004 e eacute
esperado que esteja completado e pronto para ocupaccedilatildeo em Setembro de 2009
O edifiacutecio faz parte de uma aacuterea de 2 km sup2 em desenvolvimento chamada Downtown Dubai
e estaacute localizado no Primeiro Interchange juntamente com a Sheikh Zayed Road e Doha
Street
O arquiteto da torre eacute Adrian Smith que trabalhou com Skidmore Owings and Merrill (SOM)
ateacute 2006 A SOM eacute uma firma de arquitetura e engenharia encarregada do projeto A primeira
construtora eacute Samsung Engineering amp Construction juntamente com a Besix e a Arabtec A
escolha das construtoras foi feita pela CBM Engineers
O orccedilamento total do projeto do Burj Dubai eacute de cerca de 41 bilhotildees de doacutelares e para toda a
nova Downtown Dubai 20 bilhotildees de doacutelares
Mohamed Ali Alabbar o presidente da Emaar Propertiers falou no 8ordm Congresso Mundial do
Council on Tall Buildings and Urban Habitat que o preccedilo do metro quadrado de sala de
escritoacuterio eacute de 43 000 doacutelares por msup2 e a Armani Residences estava vendendo o metro
quadrado das salas por 37500 doacutelares
Vista aeacuterea do edifiacutecio ainda em construccedilatildeo
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista geral do Burj Khalifa
FONTE WIKIPEacuteDIA 2011
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
14 - ESTAacuteTICA DAS ESTRUTURAS FORCcedilA E MOMENTO
141 ndash Conceito de forccedila
Eacute a grandeza vetorial que surge da interaccedilatildeo entre os corpos Ela eacute capaz de causar impedir
ou alterar o movimento de um corpo podendo deformaacute-lo Exemplo o chute de uma bola
Pela segunda lei de Newton a forccedila eacute dada por
amF
em que F
eacute o vetor forccedila m a massa do corpo e a
eacute a aceleraccedilatildeo decorrente da accedilatildeo da forccedila
142 ndash Tipos de forccedila
Os corpos interagem e suas interaccedilotildees traduzem-se por forccedilas em funccedilatildeo da(s) propriedades
que transportam (massa carga eleacutetrica massa magneacutetica etc) ou por seus muacutetuos contatos
Existem fundamentalmente quatro tipos de forccedilas no universo a saber
a) Forccedilas de contato satildeo as forccedilas nascidas do muacutetuo contato entre os corpos
b) Forccedilas de accedilatildeo agrave distacircncia (modificaccedilatildeo do espaccedilo-tempo) satildeo tambeacutem chamadas
forccedilas de campo nascidas em funccedilatildeo da propriedade que transportam As forccedilas de campo
satildeo a gravitacional e a eletromagneacutetica Pode se manifestar imprimindo movimento de uma
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
partiacutecula em direccedilatildeo a outra (atraccedilatildeo) e movimento de afastamento de uma em relaccedilatildeo agrave outra
(repulsatildeo) atua de acordo com a polarizaccedilatildeo da partiacutecula
c) Forccedila nuclear fraca A forccedila nuclear fraca atua no nuacutecleo atocircmico e eacute a segunda mais
fraca de todas A atraccedilatildeo se daacute de forma semelhante agrave eletromagneacutetica poreacutem muito tecircnue
d) forccedila nuclear forte Natildeo satildeo todas as partiacuteculas que respondem agrave forccedila nuclear forte e
fraca estas satildeo somente os haacutedrons que satildeo dois nuacutecleons Um eacute o necircutron o outro eacute o
proacuteton
1421 ndash Forccedila gravitacional ou forccedila peso
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistecircncia do ar) a uacutenica forccedila que nele atua eacute o seu
peso Lembre-se de que peso e massa natildeo satildeo a mesma coisa
Matematicamente a forccedila peso eacute dada por
gmP
em que P
eacute o vetor forccedila peso m eacute a massa do corpo e g
eacute o vetor aceleraccedilatildeo da gravidade
O peso de um elemento estrutural pode ser determinado conhecendo-se o peso especiacutefico do
material e o volume do elemento por meio da expressatildeo
Vγ P
em que P eacute o peso do elemento estrutural (N) γ eacute o peso especiacutefico do material constituinte do
elemento (Nm3) e V eacute o volume do elemento estrutural (m
3)
143 - Princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo
Quer a interaccedilatildeo entre dois corpos se decirc agrave distacircncia ou por contato as forccedilas de interaccedilatildeo
obedecem ao princiacutepio da accedilatildeo e reaccedilatildeo Estas forccedilas agem simultaneamente uma em cada
corpo tecircm mesma direccedilatildeo a mesma intensidade e sentidos opostos
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
144 - Diagrama vetorial associado ou diagrama de corpo livre
Relativo a um ponto material ou a um soacutelido (sistema riacutegido de pontos) o diagrama vetorial
associado constitui a representaccedilatildeo pictoacuterica das forccedilas de campo eou de contato que nele
agem
Numa montagem deve-se isolar cada um dos componentes e substituir suas interaccedilotildees por
forccedilas (suas representaccedilotildees)
145 ndash Momento ou torque de uma forccedila
Eacute uma grandeza vetorial fiacutesica relacionada com a tendecircncia de giro de um corpo em torno de
um eixo Matematicamente o moacutedulo do momento eacute dado por
α sendFM
em que
M = momento resultante (Nm)
F = forccedila (N)
d = braccedilo de alavanca menor distacircncia entre o eixo de rotaccedilatildeo e a linha de accedilatildeo da forccedila (m)
a = acircngulo formado entre os vetores F e d
1451 ndash Momento como produto vetorial
O momento exercido pela forccedila F em relaccedilatildeo a um ponto de referecircncia O se define como o
produto vetorial de d
e F
FdM
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Em termos do determinante tem-se
zyx
zyx
FFF
ddd
kji
FdM
Convenccedilatildeo de sinais para o momento
O momento seraacute POSITIVO quando F tende a girar o corpo no sentido anti-horaacuterio O
momento seraacute NEGATIVO quando F tende a girar o corpo no sentido horaacuterio
1452 - Momento resultante
O momento resultante de um sistema de forcas em relaccedilatildeo a um eixo eacute igual agrave soma dos
momentos das forccedilas constituintes do sistema em relaccedilatildeo ao mesmo eixo Se o momento
resultante das forccedilas que atuam em um corpo riacutegido eacute zero ele natildeo possui movimento
rotacional ou estaacute girando com velocidade angular constante
1453 ndash Binaacuterio ou conjugado
Eacute o sistema constituiacutedo por duas forcas de mesma intensidade mesma direccedilatildeo sentidos
opostos e linhas de accedilatildeo diferentes
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Observaccedilotildees importantes
1 A forccedila resultante de um binaacuterio eacute nula
2 Um binaacuterio tende a produzir apenas uma rotaccedilatildeo no corpo em
que eacute aplicado
3 Um binaacuterio soacute pode ser equilibrado por outro binaacuterio
4 A soma dos momentos de suas forccedilas eacute constante e independe de qualquer centro de
momento escolhido
O moacutedulo do momento de um binaacuterio eacute dado por
M = F d
Em que d eacute a distacircncia entre as linhas de accedilatildeo das forccedilas
146 ndash Equiliacutebrio de corpos
1461 - Equiliacutebrio estaacutevel
O equiliacutebrio estaacutevel ocorre quando ao se realizar um pequeno deslocamento no corpo
compatiacutevel com os viacutenculos este tender a retornar agrave sua posiccedilatildeo inicial devido a accedilatildeo das
forccedilas e momentos que passaram a atuar no corpo
1462 - Equiliacutebrio instaacutevel
Ocorre quando ao se deslocar um corpo ligeiramente de sua posiccedilatildeo de equiliacutebrio ele tende
a se afastar ainda mais da sua posiccedilatildeo primitiva
1463 - Equiliacutebrio indiferente
Quando todas as posiccedilotildees vizinhas de um corpo forem tambeacutem de equiliacutebrio o corpo se
encontra em equiliacutebrio indiferente pois mediante pequeno deslocamento do corpo natildeo
apareceratildeo forccedilas e momentos que tenderatildeo a retornar ou afastar ainda mais o mesmo da
posiccedilatildeo inicial
Tipos de equiliacutebrio
1464 - Princiacutepio da energia potencial miacutenima
Uma posiccedilatildeo de equiliacutebrio de um sistema submetido apenas a forccedilas conservativas eacute estaacutevel
se nela for miacutenima a energia potencial do sistema Caso contraacuterio seraacute instaacutevel se nela for
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
maacutexima a energia potencial do sistema e neutra se existir uma vizinhanccedila sua na qual a
energia potencial do sistema seja constante
147 - Estaacutetica dos soacutelidos
1471 - Teorema de Chasles
Segundo o Teorema de Chasles existem duas formas simples de movimentos para um sistema
riacutegido - translaccedilatildeo e rotaccedilatildeo e qualquer outra forma de movimento possiacutevel por mais
esdruacutexula que seja pode sempre ser considerada como a superposiccedilatildeo de uma rotaccedilatildeo e uma
translaccedilatildeo
Translaccedilatildeo - eacute o movimento de um corpo no qual qualquer linha reta desenhada no mesmo
permanece paralela a si mesma
Rotaccedilatildeo - No movimento de rotaccedilatildeo todos os pontos do corpo se movem em circunferecircncias
cujos centros estatildeo numa mesma reta chamada de eixo de rotaccedilatildeo
1472 - Princiacutepio da transmissibilidade
O efeito de uma forccedila que atua sobre um corpo riacutegido natildeo se altera se deslocarmos o ponto de
aplicaccedilatildeo da forccedila sobre a linha de accedilatildeo da mesma
1473 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio de um soacutelido
Para que um soacutelido esteja em equiliacutebrio num referencial inercial eacute necessaacuterio satisfazer duas
condiccedilotildees uma referente ao equiliacutebrio de translaccedilatildeo e outra referente ao equiliacutebrio de rotaccedilatildeo
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
0
RF
0 xF
0 yF
0 zF
0RM
0 xM
0 yM
0 zM
a) Equiliacutebrio de translaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio de translaccedilatildeo de um corpo riacutegido
(centro de massa em repouso ou em movimento retiliacuteneo e uniforme) eacute que a resultante das
forccedilas externas atuantes no corpo seja nula isto eacute
b) Equiliacutebrio de rotaccedilatildeo - A condiccedilatildeo de equiliacutebrio (natildeo girar ou movimento de rotaccedilatildeo
uniforme) de um corpo riacutegido sob accedilatildeo de um sistema de forccedilas eacute que a soma algeacutebrica dos
momentos de todas as forccedilas em relaccedilatildeo a qualquer eixo arbitraacuterio seja nula ou seja
1474 - Teorema de Lamy
Se um sistema riacutegido estiver em equiliacutebrio sob accedilatildeo de apenas trecircs forccedilas externas de
moacutedulos F1 F2 e F3 natildeo paralelas o moacutedulo de cada uma delas eacute proporcional ao seno do
acircngulo entre as outras duas
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
1475 - Teorema de Poisont
Qualquer sistema de forccedilas por mais complexo que seja sempre pode ser reduzido a uma
forccedila uacutenica (resultante) e a um momento resultante cujo plano seja ortogonal a forccedila
resultante
1476 - Teorema de Varignon
Se R eacute a resultante de sistema de forccedilas o momento da resultante R de forccedilas em relaccedilatildeo a
um ponto (poacutelo) eacute igual ao momento do sistema ou seja a soma algeacutebrica dos momentos de
todas as forccedilas componentes em relaccedilatildeo ao mesmo poacutelo O Matematicamente
15 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO SIMPLIFICADA DAS ESTRUTURAS
Como anteriormente definido estrutura eacute a parte resistente de uma construccedilatildeo ou de uma
maacutequina objeto ou peccedila isolada cuja funccedilatildeo baacutesica eacute o transporte de esforccedilos As estruturas
podem se classificadas de acordo com sua geometria em estruturas reticuladas estruturas de
superfiacutecie e estruturas de blocos ou tridimensionais
151 ndash Classificaccedilatildeo das estruturas
Os sistemas estruturais satildeo modelos de comportamento idealizados para representaccedilatildeo e
anaacutelise de uma estrutura tridimensional Estes modelos obedecem a uma convenccedilatildeo Esta
convenccedilatildeo pode ser feita em funccedilatildeo da geometria das peccedilas estruturais que compotildeem o
conjunto denominado sistema estrutural
Quanto agrave geometria um corpo pode ser identificado por trecircs dimensotildees principais que
definem seu volume Conforme as relaccedilotildees entre estas dimensotildees as estruturas podem ser
classificadas em
a) Estruturas Unidimensionais ou Reticuladas
Eacute toda estrutura composta por barras A barra eacute o elemento estrutural em que uma das
dimensotildees eacute muito maior que as outras duas Ex vigas pilares elementos de treliccedila poacuterticos
etc Satildeo estas estruturas o objeto de estudo de nossa disciplina
Nas figuras a seguir podem ser observadas diversas estruturas reticuladas
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em concreto armado preacute-fabricada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga em madeira laminada e colada
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Os pilares desta ponte constituem um exemplo de estruturas reticuladas
FONTE Azevedo Juacutenior
As vigas deste viaduto satildes exemplos de estruturas reticuladas isostaacuteticas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura reticulada de treliccedilas
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial metaacutelico
FONTE wwwgeodacthacombrobras
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de poacutertico espacial em concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
b) Estruturas Bidimensionais ou de Superfiacutecie
Nestas estruturas duas dimensotildees satildeo muito maiores que a terceira Ex lajes cascas chapas
etc
Basicamente a diferenccedila entre placas chapas e cascas estaacute relacionada agrave direccedilatildeo de aplicaccedilatildeo
do carregamento e agrave geometria ou seja
Placas carregamento perpendicular ao plano meacutedio
Chapas carregamento contido no plano meacutedio
Cascas superfiacutecie meacutedia curva
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Estruturas planas ndash laje nervurada
wwwgeodacthacombrobras
Estrutura com laje plana sem vigas
FONTE wwwbelgocombrsolucoesartigos
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Exemplo de estrutura em casca de alvenaria
FONTE wwwpccuspbr
Exemplo de estrutura em casca de concreto armado
FONTE wwwpccuspbr
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
c) Estruturas Tridimensionais ou de volume
Neste tipo de estrutura as trecircs dimensotildees satildeo da mesma ordem de grandeza Ex blocos de
fundaccedilatildeo barragens etc
Escavaccedilatildeo de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Concretagem de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas de heacutelice contiacutenua
FONTE wwwufsmbr
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Esquema de blocos de fundaccedilatildeo sobre estacas
FONTE wwwufsmbr
Detalhe da montagem de armadura de bloco de coroamento O volume de
concreto eacute de 4406 msup3 e 382143 kgf de accedilo
FONTE wwwufsmbr
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Estrutura de volume de barragem
FONTE Azevedo Juacutenior
Vista interna da barragem da foto anterior Pode-se notar a trinca no revestimento
impermeabilizante de concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
152 ndash Representaccedilatildeo Esquemaacutetica das Estruturas e Elementos Estruturais
1521 ndash Estruturas reticuladas
15211 Estruturas reticuladas planas
Satildeo estruturas cujo carregamento estaacute contido em seu plano
a) Estruturas de vigas
A principal solicitaccedilatildeo nas estruturas de vigas eacute a flexatildeo Na flexatildeo haacute esforccedilos de compressatildeo
traccedilatildeo e cisalhamento na mesma seccedilatildeo transversal
As vigas seratildeo representadas pela linha contida em seu plano meacutedio definida como linha neutra
da viga conforme mostrado na figura abaixo
b) Estruturas de treliccedilas
Eacute o tipo de estrutura mais eficiente e mais leve O comportamento global da estrutura eacute de flexatildeo
enquanto o comportamento de cada elemento estrutural eacute de traccedilatildeo ou compressatildeo
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
15212 - Estruturas reticuladas espaciais
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
A representaccedilatildeo das estruturas espaciais eacute demonstrada na figura abaixo constituindo um
poacutertico espacial
As estruturas reais satildeo sempre espaciais (tridimensionais) mas para efeito de caacutelculo pode-se
muitas vezes ser subdivididas em um conjunto de estruturas planas Estas simplificaccedilotildees devem
ser empregadas com criteacuterio pois quanto maior a simplificaccedilatildeo mais o modelo se afasta da
realidade
15213 ndash Estruturas de cabos
A solicitaccedilatildeo principal em estruturas de cabos eacute a traccedilatildeo
15214 ndash Estruturas em arco
A solicitaccedilatildeo principal das estruturas em arco eacute o esforccedilo de compressatildeo
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
15215 ndash Estruturas de placas e cascas
a) Placas
A representaccedilatildeo simplificada das lajes eacute feita na forma de retacircngulos conforme mostrado nas
figuras abaixo
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Casca ciliacutendrica
c) Paraboloacuteide hiperboacutelico
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
15216 ndash Estruturas tridimensionais ou espaciais
A representaccedilatildeo simplificada de uma estrutura espacial eacute mostrada na figura abaixo
16 ndash CONCEITOS GERAIS DE ACcedilOtildeES
Felizmente para noacutes o comportamento das estruturas natildeo depende de sua finalidade e a
mesma teoria que explica o funcionamento das estruturas da Engenharia civil se aplica
tambeacutem agraves estruturas da Engenharia mecacircnica da Engenharia naval da Engenharia
aeronaacuteutica da Engenharia de minas da induacutestria de moacuteveis da induacutestria de embalagens e
mesmo da ortopedia e da odontologia
Por esta razatildeo os alunos de Engenharia civil Engenharia mecacircnica Engenharia naval e
Engenharia aeronaacuteutica tecircm cursos muito semelhantes de Mecacircnica das Estruturas
A diferenccedila eacute uma maior ecircnfase em estruturas de barras para os civis e mecacircnicos em
estruturas formadas por chapas para os navais em estruturas esbeltas para os aeronaacuteuticos
Para que uma construccedilatildeo uma maacutequina um automoacutevel ou um objeto funcionem bem devem
resistir agraves accedilotildees que atuam sobre eles ao longo de sua vida uacutetil
Estas accedilotildees que solicitam a estrutura e podem levaacute-la agrave ruiacutena satildeo de trecircs tipos e podem ser
forccedilas propriamente ditas variaccedilatildeo de temperatura e deslocamento de apoios
161 ndash Forccedilas
O peso proacuteprio da estrutura o peso dos automoacuteveis que passam por uma ponte a pressatildeo do
vento sobre uma chamineacute a carga movimentada por um guindaste as pessoas transportadas
por um elevador a pressatildeo da aacutegua sobre um submarino etc satildeo exemplos de forccedilas
aplicadas agraves estruturas
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
As forccedilas ou cargas que solicitam uma estrutura satildeo classificadas em dois tipos permanentes
e acidentais
As cargas permanentes satildeo aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura durante toda
sua vida uacutetil como por exemplo o peso proacuteprio
Jaacute as cargas acidentais satildeo as que atuam em determinados momentos e em outros natildeo como
um veiacuteculo passando por uma ponte as pessoas em uma sala de aula o vento atuando nas
paredes de um edifiacutecio etc
Um trem passando sobre uma ponte conforme a fotografia abaixo eacute um exemplo de carga
acidental aplicada a uma estrutura
Ponte sendo solicitada pela carga acidental de um trem
FONTE Azevedo Juacutenior
Um navio sendo solicitado pela accedilatildeo das ondas eacute um dos exemplos em que natildeo se conhece
com exatidatildeo os esforccedilos que a estrutura deveraacute ser capaz de suportar Nesse caso o
dimensionamento da estrutura eacute feito com base em dados estatiacutesticos das cargas acidentais
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Casco de navio sendo solicitado por cargas acidentais de natureza complexa
FONTE Azevedo Juacutenior
Na figura abaixo temos a representaccedilatildeo das forccedilas que atuam sobre uma aeronave durante o
vocirco Estas forccedilas satildeo o empuxo o arrasto o peso e a sustentaccedilatildeo
Forccedilas atuantes em uma aeronave durante o vocirco
FONTE Azevedo Juacutenior
Outra importante accedilatildeo sobre uma estrutura eacute a forccedila exercida pelo vento Um exemplo
bastante conhecido desse tipo de solicitaccedilatildeo eacute a Ponte de Tacoma que acabou por entrar em
colapso devido agrave accedilatildeo do vento
162 ndash Variaccedilatildeo de temperatura
Quando submetidos a um aumento de temperatura os soacutelidos sofrem um aumento de volume
isto eacute se expandem
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
No caso de elementos como pilares vigas e eixos haacute um alongamento do comprimento Jaacute
quando ocorre uma diminuiccedilatildeo da temperatura os soacutelidos se contraem diminuindo seu
volume havendo encurtamento longitudinal no caso de pilares vigas e eixos
A dilataccedilatildeo ou a contraccedilatildeo teacutermica de um elemento linear eacute dada por
ΔtαLΔL 0
em que ΔL eacute a variaccedilatildeo do comprimento da peccedila α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica linear
e Δt eacute a variaccedilatildeo de temperatura
Analisando o exemplo de uma ponte bem simples (suponhamos uma placa de concreto
apoiada nos seus extremos) exposta ao sol durante vaacuterias horas veremos que haveraacute um
pequeno mas significativo aumento do seu comprimento
Agora imaginemos que os dois extremos da ponte tenham sido travados restringindo-se a sua
liberdade de movimentaccedilatildeo Aquela mesma variaccedilatildeo de temperatura causaraacute uma tendecircncia
de alongamento da placa Poreacutem neste caso ela estaraacute impedida e comeccedilaraacute a ldquoempurrarrdquo os
apoios dos extremos que por sua vez comprimiratildeo a ponte Assim surgem esforccedilos internos
(de compressatildeo) em todo o comprimento da placa que podem ateacute causar a ruiacutena da ponte
Considere-se agora a mesma situaccedilatildeo poreacutem a placa exposta num ambiente frio
Analogamente pode-se concluir que a placa teraacute tendecircncia de se encurtar e os apoios
impediratildeo tal movimento tracionando-a eventualmente provocando fissuras e uma possiacutevel
ruiacutena da ponte
A figura abaixo mostra uma outra situaccedilatildeo em que uma variaccedilatildeo de temperatura deforma uma
estrutura quando submetida a temperaturas diferentes em duas faces opostas
A face em se que tem a temperatura mais alta apresenta um comprimento maior que a face
oposta o que leva ao encurvamento da estrutura
Peccedila submetida a uma variaccedilatildeo de temperatura diferencial
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Para o caacutelculo da deflexatildeo δ vamos supor as seguintes hipoacuteteses
1) o comprimento da peccedila eacute muito maior que sua espessura
2) a deflexatildeo eacute pequena o suficiente para consideramos como uma funccedilatildeo quadraacutetica
A expressatildeo para o caacutelculo da deflexatildeo seraacute
t
ΔTL αδ
2
em que α eacute o coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica do material L eacute o comprimento indeformado
da peccedila ΔT eacute variaccedilatildeo de temperatura e t a espessura da peccedila
Essa situaccedilatildeo eacute mais comum do que se imagina Qualquer edifiacutecio com ar condicionado em
dias quentes teraacute uma diferenccedila de temperatura entre as faces internas e externas nas paredes
expostas ao sol E dependendo de quatildeo exposta estiver a sua estrutura os esforccedilos surgidos
poderatildeo comprometer a seguranccedila se este efeito natildeo tiver sido levado em conta ao projetaacute-la
163 ndash Deslocamento de apoios
Todos noacutes conhecemos os efeitos devastadores que os terremotos tecircm sobre as construccedilotildees ou
mesmo quando os deslocamentos de apoio ocorrem lentamente como na orla de Santos
podem introduzir esforccedilos importantes na estrutura
Aqui satildeo mostradas estruturas solicitadas devido agrave movimentaccedilatildeo de seus apoios ou seja
nesse caso natildeo satildeo as forccedilas aplicadas que produzem deslocamentos satildeo os deslocamentos
impostos que produzem os esforccedilos
a) Terremotos
Terremotos satildeo um tipo de deslocamento de apoio Um dos piores em termos de danos
estruturais A vibraccedilatildeo do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforccedilos enormes muito
aleacutem dos normais e muitas vezes superiores aos esforccedilos previstos em projeto provocando
danos estruturais graves e ateacute mesmo a ruiacutena
Existem incontaacuteveis exemplos documentados em filmes livros sites viacutedeos revistas e
estudados ao redor de todo o planeta
Algumas regiotildees pela sua natureza geoloacutegica estatildeo mais sujeitas a movimentos siacutesmicos
Dentre elas o Japatildeo o Meacutexico e a Califoacuternia satildeo das mais conhecidas as trecircs situadas no
chamado ldquociacuterculo de fogo do Paciacuteficordquo
A fotografia abaixo eacute de uma linha de trem em Laacutezaro Caacuterdenas na costa mexicana do
Paciacutefico apoacutes a ocorrecircncia de um terremoto
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Linha feacuterrea deformada em decorrecircncia de terremoto
FONTE Azevedo Juacutenior
Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985 e seu epicentro estava localizado a
aproximadamente 350 km a oeste da costa do Paciacutefico no sul do Meacutexico
As ondas siacutesmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba
atocircmica de Hiroshima e viajaram a 25000 kmh registrando 81 graus na escala Richter O
terremoto foi tatildeo violento que os preacutedios mais altos tremeram ateacute no Texas
Foi o mais devastador tremor que jaacute atingiu a Cidade do Meacutexico uma das mais populosas
aacutereas urbanas do mundo que matou mais de 9000 pessoas Seis milhotildees de pessoas ficaram
sem aacutegua e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas
Em 1989 a baiacutea de Satildeo Francisco sofreu um dos mais terriacuteveis terremotos conhecido como
Loma Prieta o qual atingiu 71 pontos na escala Richter Durante vinte segundos os tremores
sacudiram a regiatildeo tendo sido sentidos desde San Diego ateacute Nevada
Esses poucos mas traacutegicos segundos bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir
963 aleacutem de outros 2500 preacutedios danificados e 147 destruiacutedos As perdas humanas atingiram
62 pessoas nuacutemero relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Dano produzido por terremoto a uma ponte na baiacutea de Satildeo Francisco
FONTE Azevedo Juacutenior
Os esforccedilos introduzidos nos edifiacutecios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por
fundaccedilotildees especiais como se mostra na figura abaixo
O edifiacutecio da direita possui fundaccedilotildees convencionais enquanto o da esquerda tem fundaccedilotildees
flexiacuteveis que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura como se
observa
Efeitos do terremoto sobre fundaccedilotildees flexiacuteveis (esquerda) e fundaccedilotildees
convencionais (direita)
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
b) Recalque de apoio
O caso mais claacutessico de recalque de apoio eacute sem duacutevida o da Torre de Pisa Sua construccedilatildeo
foi iniciada em 1173 e terminada em 1350 Desde o iniacutecio a torre apresentou recalques
maiores de um lado que de outro o que a levaram a inclinar-se
Recalque de apoio da Torre de Pisa
FONTE Azevedo Juacutenior
Vaacuterias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da histoacuteria sempre sem
sucesso Em 1990 poreacutem estando o topo da torre mais de 45 m fora do prumo e
continuando a torre que possui 585 m de altura a inclinar-se a uma taxa de 12 mm por ano
foi constituiacuteda mais uma comissatildeo de especialistas para salvaacute-la A soluccedilatildeo proposta por esta
comissatildeo e executada a partir de 1997 foi a de utilizando sondas especiais retirar solo
debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos fazendo com que apenas esta regiatildeo
viesse a afundar e assim a inclinaccedilatildeo da torre viesse a diminuir
Este procedimento foi coroado de ecircxito e em junho de 2001 o desaprumo do topo da torre jaacute
havia diminuiacutedo em 40 cm Em dezembro de 2001 a Torre de Pisa que por razotildees de
seguranccedila havia sido fechada agrave visitaccedilatildeo puacuteblica em 1990 pocircde ser reaberta para visitas
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
No Brasil haacute tambeacutem um grande exemplo do problema de recalques de apoio os preacutedios da
orla santista Quem jaacute foi para Santos ou viu alguma foto dos edifiacutecios inclinados tem uma
boa ideacuteia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura Deacutecadas se passaram
com os preacutedios a se inclinarem e assim como com a Torre de Pisa vaacuterias propostas de
correccedilatildeo foram feitas para reverter essa situaccedilatildeo
Inclinaccedilatildeo de edifiacutecio devida ao recalque de apoio
FONTE Azevedo Juacutenior
Sabe-se que a origem do problema eacute a deficiecircncia do solo de Santos formado por uma
camada superficial de areia que por sua vez recobre uma extensa camada de solo argiloso
muito compressiacutevel Tal formaccedilatildeo do solo natildeo suporta a fundaccedilatildeo direta de preacutedios com mais
de dez andares
Vaacuterias propostas para a correccedilatildeo deste problema vecircm sendo feitas recentemente Um grande
exemplo eacute a soluccedilatildeo aplicada em um dos preacutedios mais famosos de Santos o Nuacutencio Malzoni
Construiacutedo em 1967 com 17 andares e 55 m de altura o Nuacutencio Malzoni teve suas fundaccedilotildees
diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
sobre uma camada de 30 m de argila mole Os recalques ocorridos neste edifiacutecio levaram-no a
sair 210 m do prumo como pode ser observado na figura abaixo
Desaprumo do edifiacutecio Nuacutencio Malzoni
FONTE Azevedo Juacutenior
O projeto de reaprumo do preacutedio desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira
Maffei Heloiacutesa Helena Silva Gonccedilalves e Paulo de Mattos Pimenta do Departamento de
Engenharia de Estruturas e Fundaccedilotildees da Escola Politeacutecnica da USP Considerado ineacutedito no
mundo foi visitado por engenheiros de diversos paiacuteses como Meacutexico Canadaacute e Japatildeo e ateacute
por um dos engenheiros responsaacuteveis pela soluccedilatildeo adotada na Torre de Pisa que veio
conhecer a teacutecnica utilizada
Ao se fazer o projeto de uma estrutura eacute preciso portanto estimar quais satildeo as accedilotildees que
poderatildeo solicitaacute-la ao longo de sua vida uacutetil e projetaacute-la para suportar adequadamente estas
accedilotildees Algumas destas accedilotildees satildeo conhecidas com bastante precisatildeo como o peso proacuteprio da
estrutura ou o empuxo da aacutegua sobre as paredes de uma caixa de aacutegua A maior parte das
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
accedilotildees entretanto natildeo eacute bem conhecida devendo ser determinada estatisticamente Eacute o caso
dos veiacuteculos que passam por uma ponte da pressatildeo do vento sobre uma chamineacute das ondas
do mar sobre um navio dos deslocamentos de apoio provocados por um terremoto Realiza-
se entatildeo um estudo estatiacutestico destas accedilotildees utilizando-se no projeto accedilotildees com uma
probabilidade muito baixa de serem ultrapassadas durante a vida uacutetil da estrutura
17 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES E CARREGAMENTOS EM UMA ESTRUTURA
171 - ACcedilOtildeES
1711 - Accedilotildees permanentes
Accedilotildees permanentes satildeo as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a
vida da construccedilatildeo Tambeacutem satildeo consideradas como permanentes as accedilotildees que crescem no
tempo tendendo a um valor limite constante As accedilotildees permanentes satildeo consideradas com
seus valores representativos mais desfavoraacuteveis para a seguranccedila
As accedilotildees permanentes satildeo constituiacutedas pelo peso proacuteprio da estrutura e pelos pesos dos
elementos construtivos fixos e das instalaccedilotildees permanentes
1712 - Accedilotildees variaacuteveis
As accedilotildees variaacuteveis satildeo constituiacutedas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construccedilatildeo
pela accedilatildeo do vento e da chuva variaccedilatildeo de temperatura etc devendo-se respeitar as
prescriccedilotildees feitas por normas especiacuteficas
172 - CARREGAMENTOS
Carregamento eacute o conjunto de todos os esforccedilos externos ativos aplicados agrave estrutura O
conjunto de apoios de uma estrutura deve ser tal que possa em qualquer caso aplicar esforccedilos
externos reativos capazes de estabelecer o equiliacutebrio ou seja impedir todos os movimentos de
corpo riacutegido possiacuteveis de ocorrer
1721 - Classificaccedilatildeo dos carregamentos
a) Cargas Fixas
Satildeo cargas ou carregamentos que natildeo se deslocam relativamente agrave estrutura
a1) Permanentes Peso proacuteprio revestimento peso de alvenaria etc
a2) Acidentais Vento empuxo sobrecarga de utilizaccedilatildeo etc
b) Cargas moacuteveis
Satildeo cargas que se se deslocam relativamente agrave estrutura
Exemplo ponte rolante trem-tipo de uma ferrovia etc
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
c) Cargas por efeito de ineacutercia
Satildeo cargas decorrentes de accedilotildees dinacircmicas como frenagem aceleraccedilatildeo impacto terremotos
etc
d) Cargas de sujeiccedilatildeo
Satildeo cargas provenientes da variaccedilatildeo de temperatura de recalque de apoio retraccedilatildeo
deformaccedilatildeo lenta etc
18 ndash CLASSIFICACcedilAtildeO E REPRESENTACcedilAtildeO ESQUEMAacuteTICA DOS APOIOS
181 ndash APOIO MOacuteVEL ARTICULACcedilAtildeO MOacuteVEL ROLETE OU APOIO DO PRIMEIRO GEcircNERO
Este apoio introduz um viacutenculo na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
na direccedilatildeo perpendicular agrave da reta de vinculaccedilatildeo Para impedir este deslocamento introduz
como reaccedilatildeo de apoio uma forccedila com a direccedilatildeo do deslocamento impedido Permite a rotaccedilatildeo
do soacutelido em torno do ponto vinculado e o movimento do ponto vinculado somente na direccedilatildeo
da reta de vinculaccedilatildeo
Apoio moacutevel articulaccedilatildeo moacutevel rolete ou apoio do primeiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo o movimento impedido por este apoio eacute indicado em vermelho e os
movimentos permitidos em azul A reaccedilatildeo de apoio introduzida por este apoio tambeacutem eacute
mostrada na figura abaixo
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio moacutevel
Nas figuras que se seguem satildeo mostrados alguns tipos reais de apoios de primeiro gecircnero
Apoio moacutevel real de uma ponte em concreto armado
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma ponte metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de um viaduto em concreto protendido
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio moacutevel real de uma viga metaacutelica
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
182 ndash Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Este apoio introduz dois viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo do plano Para impedir este deslocamento introduz como reaccedilatildeo de
apoio uma forccedila com direccedilatildeo qualquer que pode ser decomposta em uma forccedila horizontal e
outra vertical Permite a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado
Apoio fixo articulaccedilatildeo fixa ou apoio do segundo gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do apoio moacutevel
Na figura abaixo os movimentos impedidos por este apoio estatildeo indicados em vermelho e o
momento permitido em azul As reaccedilotildees introduzidas por este apoio tambeacutem satildeo mostradas
nesta figura
Movimentos impedidos e liberados pelo apoio fixo
Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
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Apoio fixo real da estaccedilatildeo Retiro de 1915 em Buenos Aires
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Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
FONTE Azevedo Juacutenior
183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
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Apoio fixo real de uma viga metaacutelica isostaacutetica
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183 ndash Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Este apoio introduz trecircs viacutenculos na estrutura impedindo o deslocamento do ponto vinculado
em qualquer direccedilatildeo e a rotaccedilatildeo do soacutelido em torno do ponto vinculado Para impedir estes
movimentos introduz como reaccedilotildees de apoio um momento e uma forccedila com direccedilatildeo
qualquer que pode ser decomposta em duas forccedilas uma horizontal e outra vertical
Engastamento ou apoio do terceiro gecircnero
Representaccedilatildeo esquemaacutetica do engaste
Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
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Na figura abaixo satildeo mostrados os movimentos impedidos por um engastamento e as reaccedilotildees
de apoio por ele introduzidas
Movimentos impedidos pelo engastamento
Na figura a seguir vecirc-se a torre CN de Toronto no Canadaacute que tambeacutem eacute uma estrutura
engastada em sua base Com 553 m de altura a torre CN inaugurada em 1976 eacute a estrutura
autoportante mais alta do mundo
Torre de concreto armado engastada
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Viga metaacutelica engastada em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior
Vigas metaacutelicas engastadas em um pilar tambeacutem metaacutelico
FONTE Azevedo Juacutenior