ISOSTÁTICA Curso: Engenharia Civil Professor Vinícius A. Martins

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1 ISOSTÁTICA Curso: Engenharia Civil Professor Vinícius A. Martins
Capítulo 01: Conceitos Gerais

2 APRESENTAÇÃO Professor Vinícius Alves Martins:
Engenheiro Civil (UFMS); Especialista em Engenharia de Estruturas (IPOG / Goiânia-GO); Especialista em Engenharia Metalúrgica (IST / Joinville-SC); MBA em Gerenciamento de Projetos (UNAES / Campo Grande-MS). Há 10 anos atua com projetos e consultoria em engenharia de estruturas com foco em estruturas pré-fabricadas em concreto armado e aço, atualmente é calculista pleno e responsável técnico por projeto, fabricação e montagem de uma indústria de pré- fabricados na cidade de Campo Grande - MS. Professor Assistente do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Anhanguera de Campo Grande, Ex-Coordenador do Curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Anhanguera de Campo Grande, e Professor Assistente do curso de Engenharia Civil da Universidade Católica Dom Bosco (UCDB). Possui experiência em Engenharia Civil com atuação na área de Estruturas. É membro Efetivo da Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural - ABECE. Endereço Lattes:  

3 PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM - PEA
Ementa: Resolução de estruturas planas e espaciais; Esforços simples e linhas de estado em vigas e quadros isostáticos; Sistemas reticulados isostáticos. Objetivos: Resolver os diversos tipos de estruturas isostáticas planas e espaciais, calculando reações de apoio e esforços simples. Traçar linhas de estado de estruturas isostáticas, através dos diagramas de Esforços Normais, Cortantes, Momentos Fletores e Momentos Torsores.

4 PEA 01-Conceitos Gerais 02-Ações nas Estruturas 03-Reações de Apoio 04-Esforços Solicitantes 05-Pórticos Planos 06-Treliças Planas 07-Estruturas Recorrentes 08-Grelhas

5 APRESENTAÇÃO/PEA Bibliografia:
1) SORIANO, Humberto Lima. Estática das Estruturas. Ciência Moderna. 2) SUSSEKIND, J. C. Curso de análise estrutural. 8. ed. Porto Alegre – Rio de Janeiro: Globo, v. 1. 3) CAMPANARI, Flávio Antônio. Teoria das Estruturas. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1985. 4) KRIPKA, M. Análise estrutural para engenharia civil e arquitetura. 2. ed. São Paulo - SP: PINI, 2011. 5) MARTHA, L. F. Métodos Básicos da Análise de Estruturas. Rio de Janeiro: PUC, 2000. 6) MACHADO, JR. E. F. Introdução à Isostática. São Carlos: EESC-USP, 1999.

6 01 – CONCEITOS GERAIS O estudo da engenharia, mesmo na época em que vivemos, não pode ser medido pela complexidade dos programas e dos equipamentos que atualmente dispomos. (GIUGLIANI, 2008)

7 01 – CONCEITOS GERAIS Cada dia que passa as exigências ficam mais arrojadas em todos os aspectos da engenharia, a citar: prazos, qualidade, novos materiais, sustentabilidade, etc. Com a engenharia de estruturas não é diferente, ou seja, a todo momento escuta-se falar em vãos gigantescos, estruturas extremamente esbeltas. Publicam-se pesquisas em métodos de cálculo e modelagem mais modernos, discute-se novos materiais, processamento simultâneo, hiperestaticidade superlativa, geometrias arrojadas, etc.

8 01 – CONCEITOS GERAIS Mas por mais complexos e profundos que sejam os temas de estudo hoje em dia, por mais desafiadoras que sejam as obras da mente humana.

9 01 – CONCEITOS GERAIS A linha de raciocínio é uma só: Na essência, a natureza de análise é a mesma, pois observada de perto, resgatada fica assim a perene importância do domínio dos conceitos elementares do equilíbrio dos corpos rígidos e deformáveis e a simplicidade de sua aplicação.

10 01 – CONCEITOS GERAIS Segundo Kripka, 2011, em engenharia, costuma- se definir a palavra estrutura como o conjunto de elementos unidos de modo a formar um conjunto estável. O que se verifica com o conceito supracitado é que ele é multidisciplinar, ou seja, existe conceito de estrutura aplicado em pontes, prédios, equipamentos mecânicos, corpo humano, etc.

11 01 – CONCEITOS GERAIS # ONDE ESTAMOS?
-Método dos Elementos Finitos (MEF); -Método dos Elementos de Contorno (MEC); -Método das Diferenças Finitas; -Análise Rigorosa de Não Linearidade Física e Geométrica; -Interação Solo-Estrutura; -Análise do Pórtico Espacial Completa e Simultânea; -Mecânica dos Materiais (Elasticidade, Elastoplasticidade e Plasticidade).

12 01 – CONCEITOS GERAIS # POR QUE ESTAMOS NESTE ESTÁGIO?
- Evolução da Matemática; - Evolução das Ciências dos Materiais; - Evolução da Ciência da Computação; - Programas de computador CAD, CAE e CAM.

13 01 – CONCEITOS GERAIS # DE ONDE PARTIMOS? -Física Newtoniana;
-Matemática Euclidiana; -Física – Mecânica -Teoria das Estruturas (Isostática e Hiperestática); -Equilíbrio dos Corpos Rígidos; -Diagrama de Estado; -Método de Ritter; -Método dos Nós; -Método das Forças; -Método dos Deslocamentos; -Mecânica dos Materiais (Elasticidade)

14 01 – CONCEITOS GERAIS IMPORTÂNCIA DOS MÉTODOS NUMÉRICOS E OS COMPUTADORES. O que é ser um Calculista? Por que o termo Calculista? O que é viabilidade técnico-econômica? Adquirir um programa é ser calculista? É possível ser calculista sem computadores?

15 01 – CONCEITOS GERAIS Alguns programas comerciais de direito privado reservado disponíveis no mercado para compra de licenças de operação: - TQS; - Eberick; - SAP2000; - Cype; - Strap; - Stabile; - Adapt.

16 01 – CONCEITOS GERAIS FTOOL -Professor Luiz Fernando Martha.
-Professor Associado da Faculdade de Engenharia da PUC-RJ. -Ph.D. em Engenharia de Estruturas pela Universidade de Cornell, USA.

17 01 – CONCEITOS GERAIS 1.1 – Considerações Iniciais.
O que se costuma chamar de Cálculo Estrutural pode ser dividido em duas grandes etapas, quais sejam: - ANÁLISE - DIMENSIONAMENTO

18 01 – CONCEITOS GERAIS 1.1 – Considerações Iniciais.
ANÁLISE: Consiste em conhecer os efeitos de um sistema de forças sobre uma estrutura, tanto com relação a esforços quanto às deformações. DIMENSIONAMENTO: Determinar as dimensões necessárias à peça, mediante o conhecimento do material que será utilizado, para que após carregada a estrutura não entre em colapso nem se deforme excessivamente.

19 01 – CONCEITOS GERAIS 1.1 – Considerações Iniciais.
Quer dizer que inicialmente pode se partir da ideia de que a Análise Estrutural independe do material a ser utilizado na peça? De maneira simplificada, SIM.

20 01 – CONCEITOS GERAIS 1.1 – Considerações Iniciais.
Segundo Kripka, 2011, conceitua-se: - Análise Estrutural: estudo de esforços e deslocamentos em estruturas. - Estrutura: elementos unidos entre si e ao meio exterior de modo a formar um conjunto estável. - Conjunto Estável: conjunto capaz de receber solicitações externas, absorvê-las e transmiti-las até seus apoios, onde encontrarão seu sistema estático equilibrante.

21 01 – CONCEITOS GERAIS 1.2 – Modelagem
Quando crianças, provavelmente muitos já se depararam com a brincadeira de construir castelos com diversos materiais tais como: areia, cartas de baralho, e até mesmo brinquedos com este propósito como o Lego®. Pensando assim, e extrapolando este conceito para a engenharia de estruturas, modelagem estrutural é tentar prever como uma estrutura irá se comportar mediante um carregamento.

22 01 – CONCEITOS GERAIS 1.2 – Modelagem
Existe várias técnicas de modelagem, tais como: numérico-matemático, físico, computacional, modelos físicos reduzidos, etc. E com este intuito é necessário saber como representar fisicamente, matematicamente, numericamente e computacionalmente uma estrutura.

23 01 – CONCEITOS GERAIS 1.3 – Classificação dos elementos estruturais com relação a sua geometria. UNIDIMENSIONAIS: Os elementos unidimensionais são aqueles que dentro de um espaço Euclidiano apresenta somente uma dimensão preponderante sobre as demais. Ou seja, ele pode ser representado por uma linha, a qual na modelagem física pode ser representado pela união dos seus finitos pontos de centros geométricos (CG’s).

24 01 – CONCEITOS GERAIS 1.3 – Classificação dos elementos estruturais com relação a sua geometria. Exemplo de Elementos Estruturais Unidimensionais:

25 01 – CONCEITOS GERAIS

26 01 – CONCEITOS GERAIS BIDIMENSIONAIS: Os elementos bidimensionais são aqueles que dentro de um espaço Euclidiano apresenta duas dimensões preponderantes sobre a terceira. Podem ser separados conforme seu formato e direção do carregamento relativo à estrutura em Placas, Chapas ou Cascas.

27 01 – CONCEITOS GERAIS Exemplo de Placas: Lajes.

28 01 – CONCEITOS GERAIS Exemplo de Chapas: Chumbadores e Alvenaria Estrutural.

29 01 – CONCEITOS GERAIS Exemplo de Cascas: Coberturas.

30 01 – CONCEITOS GERAIS Exemplo de Cascas: Reservatórios e Silos.

31 01 – CONCEITOS GERAIS TRIDIMENSIONAL: Os elementos tridimensionais são aqueles que dentro de um espaço Euclidiano todas as dimensões apresentam a mesma ordem de grandeza, e por este motivo todas elas devem ser consideradas no modelo físico de estudo. Essas estruturas são tratadas pela Teoria da Elasticidade.

32 01 – CONCEITOS GERAIS Exemplo de estruturas tridimensionais: Blocos de Fundação.

33 01 – CONCEITOS GERAIS 1.4 – Grandezas Fundamentais
- Você seria capaz de responder o que é força? - Quais são as três Leis Básicas da Mecânica elaboradas por Isaac Newton? - Quais são as unidades utilizadas para se quantificar força? - Sistema Internacional e Unidades - Sistema Métrico - Sistema Inglês - Qual devo usar?

34 01 – CONCEITOS GERAIS 1.4 – Grandezas Fundamentais
- Qual o conceito de Momento de Força? - Como é classificado o Momento de Força? - É possível reduzir um sistema de forças a uma única força e um momento de força, independentemente do sistema e de suas posições, e mesmo assim manter seus efeitos?

35 01 – CONCEITOS GERAIS 1.5 – Condições de Equilíbrio
O que dizia a 1º Lei de Newton?

36 01 – CONCEITOS GERAIS 1.5 – Condições de Equilíbrio
Existem dois tipos de equilíbrio: Estático Dinâmico

37 01 – CONCEITOS GERAIS 1.5 – Condições de Equilíbrio - E você Engenheiro Civil, qual dos equilíbrios você tem interesse em estudar?

38 01 – CONCEITOS GERAIS 1.5 – Condições de Equilíbrio - Então como podemos apresentar matematicamente todos esses conceitos de equilíbrio?