Bases para projeto estrutural na arquitetura

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A adoção, ou escolha, de determinado material (aço, concreto ou madeira) e sistema estrutural para a constituição de um espaço envolve uma série de variáveis que vão desde questões muito concretas, como custos, mão-de-obra disponível, e outras, até aquelas de difícil definição, tais como valores sociais, culturais e mesmo sensações e percepções pessoal. Assim, ao optar por uma solução estrutural, é de fundamental importância não se deixar influenciar por atitudes momentâneas e modismos mas sim levar em conta o seu melhor desempenho, utilizando parâmetros que tornem a solução escolhida consistente para que possa ser defendida perante outras propostas, mostrando ser adequada aos quesitos estabelecidos no projeto. Para conceber uma estrutura, deve-se procurar conciliar o sistema estrutural e o material para se atingir os principais objetivos exigidos pela edificação; resistência, estabilidade, estética e durabilidade. Para tanto, é de capital importância dominar os princípios básicos do comportamento das estruturas e dos materiais. É necessário conhecer como as estruturas são carregadas e os esforços e as tensões oriundos desse carregamento. Esse conhecimento mais aprofundado pode permitir a busca de novas soluções tanto de sistemas estruturais como de materiais. Neste livro, o autor nos mostra que não existem regras fixas para a adoção de um material, ou de um sistema estrutural. A economia, a estética, a rapidez de execução, a disponibilidade de mão-de-obra específica, entre outros, são fatores a considerar como critérios de análise da conveniência ou não de utilizar um determinado material e sistema estrutural. Capa Ficha catalográfica Folha de rosto Dedicatória Prefácio Introdução Sumário I. Estruturas de aço 1. Um pouco de história 2. Vantagens e desvantagens do uso de estruturas de aço Desvantagens 3. Composição do material 4. Produção do material 5. Perfis estruturais Perfil laminado Perfil de chapa dobrada Perfil de chapas soldadas Perfis calandrados Principais aplicações dos perfis Cantoneiras a) Elemento de ligação entre peças b) Barras e treliças c) Composição de pilares d) Reforço de chapas de piso ou de vedação Perfil U a) Barras de treliças de grande porte b) Composição de pilares c) Terças para apoio de telhas de cobertura d) Vigas para pequenas cargas e vãos e) Viga para apoio de degraus de escada Perfil I a) Viga b) Viga Vierendeel alveolar c) Pilar isolado para pequenas cargas e) Estacas de fundação f) Estacas-pranchas Perfil H Perfil T Perfil tubular a) Barras de treliças planas e espaciais b) Barras submetidas a torção c) Pilares d) Vigas Chapas a) Conformação de perfis estruturais b) Elementos de ligação entre perfis c) Reforço de estrutura existente Barras redondas 6. Elementos de ligação Os principais elementos de ligação Rebites Parafusos Parafusos comuns Parafusos de alta resistência Solda Controle de qualidade da solda Tipos de soldagem a) Solda de topo b) Solda em ângulo Representação gráfica das soldas Detalhes de ligações a) Viga × viga b) Viga × pilar c) Pilar × fundação d) Emenda de pilar e) Pilar de concreto × viga metálica f) Pilar metálico × viga de concreto g) Ligações especiais com tubos 7. Sistemas estruturais de aço Arcos Tipos de arcos a) Arco triarticulado b) Arco biarticulado c) Arco biengastado A questão dos empuxos Os arcos em estruturas metálicas Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráficos Treliças planas Comportamento Tipo de treliças Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráficos Treliças espaciais Comportamento Tipos de treliças espaciais a) Sistemas compostos de prismas triangulares b) Sistemas compostos de tetraedros c) Sistemas compostos de pirâmides de base quadrada Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráfico Vigas de alma cheia Comportamento Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas a) Vigas biapoiadas sem balanço b) Vigas biapoiadas com balanços c) Vigas contínuas sem balanço d) Vigas contínuas com balanços Uso de gráfico Vigas de alma cheia com seção especial Viga Vierendeel Comportamento Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráfico Viga vagão Comportamento Pré-dimensionamento Uso de fórmula empírica Uso de gráfico Pilares Pré-dimensionamento Uso de fórmula empírica Uso de gráfico Gráfico para flambagem Gráfico para cargas Pórtico Comportamento Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráfico 8. Sistemas estruturais de aço mais usuais Grelhas Estruturas na forma de cascas Estrutura recíproca Tensegrity Steel Frame Viga caixão 9. Edifícios de estrutura metálica Galpões Estrutura principal a) Pórtico simples b) Pórticos múltiplos c) Shed Cobertura Fechamentos laterais Contraventamentos Ponte rolante Edifícios residenciais e comerciais Plano horizontal Critérios para usos de lajes Critérios para uso do vigamento Contraventamento horizontal Plano vertical Critérios para locação dos pilares Contraventamento vertical Vedações Detalhes de interface entre as alvenarias de vedação e a estrutura metálica a) Ligação da base da alvenaria com vigas metálicas b) Ligação do topo das alvenarias com as vigas metálicas c) Ligação dos pilares com as alvenarias d) Perfis incorporados às alvenarias Estrutura dos edifícios altos 10. As estruturas metálicas e a ação de agentes externos A ação do meio ambiente A ação do fogo 11. Consumo médio de aço nas diversas aplicações Mezaninos Edifícios Galpões Treliças espaciais II. Estruturas de concreto armado 1. Um pouco de história do concreto armado Conceitos Os materiais componentes a) O concreto b) O aço 2. Sistemas estruturais de concreto armado Lajes maciças Comportamento Critérios de uso Armações das lajes maciças Indícios de colapso Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Lajes armadas em cruz Lajes armadas em uma só direção Lajes em balanço Uso de gráfico Lajes nervuradas Comportamento Critérios de uso Função das armações Indícios de colapso Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráficos Lajes pré-moldadas Comportamento Critérios de uso Pré-dimensionamento Lajes em grelha Comportamento da grelha Critérios de uso Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráfico Função das armações Lajes cogumelo Comportamento Critérios de uso Pré-dimensionamento Uso de fórmula empírica Uso de gráficos Vigas de alma cheia Critérios de uso Indícios de colapso Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Vigas biapoiadas sem balanço Vigas biapoiadas com balanços Vigas contínuas sem balanço Vigas contínuas com balanço Uso de gráfico Passagem de tubulações pelas vigas Vigas Vierendeel Função das armações Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráfico Viga vagão Pilares Comportamento Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráficos Gráfico para carga nos pilares Gráfico para flambagem Passagem de tubulação nos pilares 3. Critérios para lançamento da estrutura sobre o projeto de arquitetura Locação de vigas Locação de pilares 4. Estrutura dos edifícios altos de concreto armado 5. Execução e interpretação de plantas de formas 6. Execuação e interpretação de plantas de armação 7. Cuidados na execução e consequências dos erros Formas Armações Concretagem Vibração Cura Desforma 8. Outros sistemas estruturais de concreto armado As cascas Abóbada Pré-dimensionamento Uso de gráfico A cúpula Pré-dimensionamento Uso de gráfico O conoide Os paraboloides Pré-dimensionamento Uso de gráficos Viga caixão III. Estruturas de madeira 1. Um pouco de história 2. Características biológicas da árvore 3. Características físicas da madeira Anisotropia Umidade Retração Dilatação térmica 4. Defeitos da madeira Nós Fendas Gretas Abaulamento Arqueadura Deterioração por fungos ou insetos 5. Tipos de madeira para construção Madeira dura Madeiras macias 6. Processamento da madeira 7. As bitolas comerciais e seus principais usos Viga Tábua Sarrafo Caibro Pontalete Ripa Prancha 8. Madeiras transformadas e seus usos 9. Sistemas estruturais de madeira Arco Pré-dimensionamento do arco Uso de fórmulas empíricas Uso de gráfico Treliça Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráficos Vigas de alma cheia Pré dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráficos Viga vagão ou viga armada Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Pilares Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráficos Gráfico para flambagem Gráfico para cargas Pórtico Pré-dimensionamento Uso de fórmulas empíricas Uso de gráfico 10. Detalhes de ligações de madeira Ligações viga de madeira × pilar de madeira Ligações de viga de madeira × pilar de concreto Ligação viga de concreto × pilar de madeira Ligações viga de madeira × viga de madeira Ligações pilar de madeira × fundação Emendas de vigas Emendas de pilares Ligações especiais 11. Coberturas de madeira Critérios gerais Soluções de cobertura com vigas de alma cheia Soluções de cobertura com treliças 12. Pisos de madeira Critérios gerais 13. Vedações de madeira Vedações de alvenaria Vedações em painéis Pré-dimensionamento Uso de gráficos 14. Outros sistemas estruturais de madeira Grelhas Viga Vierendeel Treliça espacial Cúpula geodésica Paraboloide hiperbólico Estrutura recíproca Bibliografia