Universidade Federal do Rio de Janeiro

Faculdade de Arquitetura e Urbanismo

Departamento de Estruturas

MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS

Aula 01: Introdução

Profa. Dra. Maria Betânia de Oliveira

betania@fau.ufrj.br

mboufrj.weebly.com

Objetivos

Entendimento do Plano de Disciplina e da Conceituação Inicial sobre a Modelagem dos Sistemas Estruturais (MSE)

Metodologia Apresentação e discussões sobre o tema da aula.

Atividade Discente Participar da aula e estudar os assuntos abordados.

Aula 1

Plano da Disciplina Conceituação Inicial sobre a Modelagem dos Sistemas Estruturais (MSE)

UFRJ.FAU.DE

MSE 2016.2

Disciplina: MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS Código: FAE110 No de aulas semanais: 3 aulas Carga Horária: 45 h EMENTA: Análise qualitativa do comportamento de barras, lâminas, blocos e diversos sistemas estruturais, através do contato com modelos. Noções intuitivas de equilíbrio, vínculos e graus de liberdade; solicitações, tensões, deformações; comportamento elástico dos materiais; isotropia e anisotropia; estabilidade e instabilidade. Evolução histórica dos sistemas estruturais. Pesquisa de formas estruturais por processos de livre avaliação. Noções de rigidez pela forma. Observação de soluções da natureza.

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MSE 2016.2

Objetivos da Disciplina

Apresentar ao aluno a importância do conhecimento de Sistemas

Estruturas para a formação do Arquiteto Urbanista.

Fornecer ao aluno as bases necessárias para o entendimento do

equilíbrio, das tensões e das deformações das estruturas.

Viabilizar o estudo qualitativo do comportamento estrutural através

da confecção e observação de modelos físicos.

Proporcionar ao aluno o entendimento das evoluções, inovações e

tendências dos sistemas estruturais.

Habilitar o aluno para o estudo das disciplinas subsequentes

da área de estruturas.

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MSE 2016.2

Metodologia de Ensino

Recuperação

Exposições teóricas sobre os assuntos, elaboração de modelos físicos e

análise qualitativa de estruturas através da observação dos modelos.

Critério de Avaliação Ti – nota nos trabalho individuais, valor igual a 5 pontos

Tg – nota no trabalho em grupo, valor igual a 5 pontos

Média do Semestre, Ms = Ti+Tg

Se Ms ≥ 7,0 → aprovado por nota

Se 3,0 ≤ Ms < 7,0 → prova final

Se Ms < 3,0 → reprovado por nota

Pf – nota na prova final

Média Final, Mf = (Ms+Pf) / 2

Se Mf ≥ 5,0 → aprovado por nota

Se Mf <5,0 → reprovado por nota

Frequência Nf – número de faltas

Nf > 11horas (3 semanas) → reprovado por frequência

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MSE 2016.2

Planejamento Detalhado 2016.2 – Turmas A e B UFRJ.FAU.DE

3ª feira

30

06

13

20

27

AGOSTO/SETEMBRO

1S - Introdução

2S - Definições Básicas

3S - Cabos

4S - Arcos

5S - Treliças

3ª feira

04

11

18

25

OUTUBRO

6S - Vigas (*)

7S - Pilares

8S - Lajes

9S - Membranas

(*) Definição dos grupos/temas do Trabalho Final, Tf

3ª feira

06

13

20

27

DEZEMBRO

14S - Tf Esc 1:5

15S – Prova Final

3ª feira

01

08

15

22

29

NOVEMBRO

10S - Cascas

11S - Tf Esc 1:50

12S – Tf Esc 1:10

13S – Tf Esc 1:5

Sem Aula

MSE 2016.2

UFRJ.FAU.DE

6ª feira

02

09

16

23

30

AGOSTO/SETEMBRO

1S - Introdução

2S - Definições Básicas

3S - Cabos

4S - Arcos

5S - Treliças

6ª feira

07

14

21

28

OUTUBRO

6S - Vigas (*)

7S - Pilares

8S - Lajes

9S - Membranas

(*) Definição dos grupos/temas do Trabalho Final, Tf

6ª feira

04

11

18

25

02

NOVEMBRO

10S - Cascas

11S - Tf Esc 1:50

12S – Tf Esc 1:10

13S – Tf Esc 1:5

6ª feira

09

16

23

30

DEZEMBRO

14S - Tf Esc 1:5

15S – Prova Final

Planejamento Detalhado 2016.2 – Turmas C e D

Sem Aula

MSE 2016.2

Introdução

Estrutura

Sistema Estrutural

Modelagem

Motivação

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MSE 2016.2

Estrutura - parte da edificação responsável por sua sustentação.

edificação subtraída dos

elementos de função não

estrutural.

Estrutura - conjunto de elementos que viabilizam a criação do

espaço útil de uma edificação.

Estrutura

MAM Rio de Janeiro

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Estrutura -

MSE 2016.2

Esquema estrutural do Anhembi, São Paulo, SP

Esquema estrutural do Masp, São Paulo, SP

Estrutura como caminho das forças

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MSE 2016.2

© 2009 Maria Betânia de Oliveira

Estrutura, ou Sistema Estrutural, é o conjunto de

elementos estruturais que interagem para suportar

as ações com segurança.

Estrutura ou Sistema Estrutural

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MSE 2016.2

Modelagem

Define-se por Modelo a representação simplificada

de algum fenômeno do mundo real.

O Modelo facilita a compreensão de relações

complexas.

Modelagem é ato ou efeito de modelar – produzir

modelos.

A modelagem dos Sistemas Estruturais consiste da elaboração

de modelos que podem ser físicos ou matemáticos.

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MSE 2016.2

Definição do Modelo Estrutural de uma Cobertura Pneumática (OLIVEIRA, 2001).

p

ag

Modelos Numéricos A utilização de modelagem matemática possibilita uma análise estrutural

quantitativa, a qual é importante para a determinação de formas estruturais não

usuais e precisas.

UFRJ.FAU.DE

MSE 2016.2

Exemplos de modelos físicos empregados na definição da forma inicial de uma

estrutura de membrana.

Tecido esticado Bolhas de sabão

Modelos Físicos

A utilização de modelos físicos facilita o entendimento do comportamento

estrutural através da visualização dos fenômenos estruturais.

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MSE 2016.2

Exemplos de modelos físicos de Sistemas Estruturais de projetos/construções existentes. Cobertura do Pavilhão de São Cristóvão, Pilar do Palácio do Trabalho de Turim, Casa das Histórias Paula Rego, Casca na sede do Partido Comunista Francês em Paris, Edifício da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da UFRJ, Cúpula do Panteão em Roma, Pórtico e cobertura na Praça do Patriarca e Villa Savoye ─ elaborados pelos alunos de MSE/FAU/UFRJ no segundo semestre de 2013.

Modelo físico de pórtico deformado devido a aplicação de força concentrada no

primeiro tramo, modelo estrutural equivalente e, ainda, estrutura deformada resultante

da análise numérica do modelo estrutural equivalente ─ elaborado pelo monitor de

MSE/FAU/UFRJ em 2014.

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MSE 2016.2

Motivação

Edificações

Projeto

(Design) Fundações Estrutura

Sistemas Prediais

Acabamento

UFRJ.FAU.DE

Projeto de Edificações

Novas Edificações

Alteração da forma de uma edificação existente

Alteração do uso de uma edificação existente

Manutenção

Restauração

Estr

utu

ra

Anel de Compressão

Adaptação ENADE 2005

Maria Betânia de Oliveira 2015.1

Motivação

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MSE 2016.2

ter consciência da possibilidade da sua existência;

perceber a sua relação com o espaço gerado;

perceber o sistema ou sistemas capazes de transmitir as cargas ao solo, da forma mais natural;

identificar os materiais que, de maneira mais adequada, se adaptam a esses sistemas.

Concepção Estrutural

UFRJ.FAU.DE

MSE 2016.2

Simultaneidade entre Forma e Estrutura

A concepção da estrutura é anterior a sua

quantificação.

Concepção Estrutural

UFRJ.FAU.DE

MSE 2016.2

Simultaneidade entre Forma e Estrutura

Como o edifício toca o chão?

Concepção Estrutural não é aleatória

Funcionalidade

Estabilidade

Resistência

Custos

Estética

Possibilidades Técnicas

Depende de diversas variáveis

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MSE 2016.2

Simultaneidade entre Forma e Estrutura O que garante que os volumes não percam suas formas?

Quantidade de material?

Capacidade de envelhecer?

Forma da Estrutura?

Ousa-se dizer que não há forma sem estrutura.

Não se pode imaginar

uma FORMA que não

necessite de uma

ESTRUTURA

Não se pode imaginar

uma ESTRUTURA que

não necessite de uma

FORMA

FORMA e

ESTRUTURA nascem

juntas.

Quem cria a forma cria a estrutura.

PAES & CRESPO (2012)

UFRJ.FAU.DE

MSE 2016.2

Qual é a melhor ESTRUTURA?

A solução da forma estrutural deve permitir o encontro

entre Arquitetura e Estrutura.

"Arquitetura é antes de mais nada construção, mas, construção concebida com o

propósito primordial de ordenar e organizar o espaço para determinada finalidade e

visando a determinada intenção. E nesse processo fundamental de ordenar e

expressar-se ela se revela igualmente arte plástica, porquanto nos inumeráveis

problemas com que se defronta o arquiteto desde a germinação do projeto até a

conclusão efetiva da obra, há sempre, para cada caso específico, certa margem final

de opção entre os limites - máximo e mínimo - determinados pelo cálculo,

preconizados pela técnica, condicionados pelo meio, reclamados pela função ou

impostos pelo programa, - cabendo então ao sentimento individual do arquiteto, no

que ele tem de artista, portanto, escolher na escala dos valores contidos entre dois

valores extremos, a forma plástica apropriada a cada pormenor em função da unidade

última da obra idealizada.“

Lúcio Costa (1902-1998)

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MSE 2016.2

Potencial de influência no custo final de um empreendimento

de edifício e suas fases.

Na fase de projeto, cerca de 90% do seu custo final é comprometido,

embora ainda somente uma pequena parte deste custo tenha sido

efetivamente incorrida.

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MSE 2016.2

Exercício da Aula 1

Exercício 1.1 Caminhe pela cidade do Rio de Janeiro e tire fotos de estruturas. Monte um painel A4 com algumas destas fotos e um parágrafo descritivo.

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MSE 2016.2

Bibliografia da Aula 1

AMORIM, A. M. C. Diálogos entre forma arquitetônica e sua concepção estrutural.

In: PERRONE, R. A. C. and VARGAS, H. C. Organizadores. Fundamentos de

projeto: arquitetura e urbanismo. São Paulo, Editora da Universidade de São

Paulo, 2014.

REBELLO, Y.C.P. A Concepção Estrutural e a Arquitetura. Zigurate Editora, 2001.

SÁLES, J.J. et al . Sistemas Estruturais: teoria e exemplos. São Carlos:

SET/EESC/USP, 2005. ISBN: 85-85205-54-7.

SARAMAGO, R.C.P. Ensino de estruturas nas escolas de arquitetura do Brasil.

Dissertação (Mestrado em Arquitetura, Urbanismo e Tecnologia) - Escola de

Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2011.

Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18141/tde-

31052011-101630/>. Acesso em: 2014-02-19.

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