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terça-feira, 28 de fevereiro de 2017

Como é feita a implosão de um edifício?


Imagem: https://br.pinterest.com
/fabiomelosu/building-implosion/
Uma implosão, no sentido mais específico da palavra, seria algo como uma explosão para dentro, ocasionada pela diferença entre as pressões interna e externa. Por exemplo, um tubo de vidro em que o ar é bombeado para fora pode implodir, pois a sua pressão interna se torna muito inferior à pressão atmosférica. Fica evidente que o termo implosão utilizado para se referir ao desmonte de edifícios por meio de explosivos não é uma implosão propriamente dita, embora a expressão tenha se consagrado pelo uso.

A chamada implosão controlada é a maneira mais prática de se realizar o desmonte de uma edificação, em grande parte dos casos. De maneira geral, seu uso será mais conveniente quando for considerado o fator rapidez e custo (uma vez que é mais barata do que a demolição convencional) ou quando houver risco de colapso iminente do edifício. Em estruturas com mais de quatro andares a implosão pode ser a única alternativa, pois o uso de máquinas para realização da demolição convencional deixa de ser viável.

Como não há norma específica para implosões de edificações no Brasil, algumas empresas costumam recorrer à NBR 9653, a qual trata dos efeitos de desmonte de rochas com o uso de explosivos em áreas urbanas. Segundo essa norma, a velocidade máxima permitida para as partículas lançadas pela explosão será de 15 mm/s. Tal velocidade é dimensionada para oferecer segurança a casas próximas a pedreiras, sem fundações e feitas com material de baixa qualidade. Na zona urbana a qualidade das casas do entorno costuma ser superior, o que nos garante um fator de segurança ainda maior. 

Outro fator relevante para garantir uma detonação segura é observar as características da vizinhança. O perímetro de segurança é determinado com base no tamanho do prédio e na quantidade de explosivos necessária. Quando existem edificações muito próximas do edifício a ser implodido, uma alternativa é abrir um rasgo no prédio por meio de máquinas, alcançando a distância mínima necessária antes de realizar a detonação. Cabe ressaltar que o envelopamento do prédio com telas de proteção constitui mais uma segurança extra, evitando o lançamento de partículas e fragmentos no entorno. Além disso, sismógrafos de engenharia e geofones podem ser instalados para verificar se as edificações vizinhas sofreram algum dano durante a implosão.

A detonação propriamente dita dos explosivos acontece nos suportes da estrutura. Além das visitas in loco e simulações computacionais em 3D, a execução da implosão deve ser precedida pela autorização de uma série de órgãos, incluindo a Prefeitura, a Defesa Civil e o Exército, este último sendo responsável pelo controle do uso de explosivos e produtos químicos no país. Empresas de energia elétrica e de telefonia também podem ser previamente informadas, a fim de evitar contratempos e prevenir outras possíveis periculosidades. 

Antes de implodir o edifício é recomendável que se faça a retirada da alvenaria dos primeiros andares, para que esta não atrapalhe a queda do prédio após a detonação dos suportes. Outras informações importantes, como o tipo de ferragem e a qualidade do concreto, podem ser obtidas durante o furo dos pilares para instalação dos explosivos. O uso de dinamite é mais indicado para pilares de concreto. Em colunas de aço é utilizado um explosivo especial conhecido como RDX, o qual consegue fatiar o aço.

A implosão controlada é assim chamada porque os explosivos em cada pavimento são detonados de cima para baixo com uma diferença de frações de segundo, sendo isso o que permite o sucesso da operação. Se as detonações forem feitas a um só tempo, as cargas dos explosivos se somam, ocasionando uma implosão de grande impacto. Geralmente costuma-se detonar os pilares dos três primeiros andares, mas em edifícios muito altos é necessário realizar uma detonação extra na porção intermediária da estrutura. 

Uma vez que os pilares responsáveis pela sustentação da estrutura são detonados, o edifício perde seu equilíbrio estático e passa a se comportar como uma estrutura hipostática. A própria gravidade acaba por finalizar o processo, levando o prédio à ruína. Quando o objetivo é levar a estrutura a sofrer um colapso vertical sobre sua própria planta, uma opção é fazer inicialmente a detonação dos pilares do centro do prédio, de forma que suas laterais caiam para dentro.

O vídeo abaixo mostra a implosão controlada do edifício AfE-Turm, em Frankfurt, Alemanha (considerada a maior implosão controlada já realizada na Europa)*.



*Dados de 2014.

Fontes:

quarta-feira, 29 de junho de 2016

Tutorial Ftool em 15 passos


Ao lidarmos com estruturas, às vezes pode ser necessário fazer diagramas de esforços solicitantes a mão. Esse trabalho, além de muito detalhista, dispõe de grande quantidade de tempo, dependendo do tamanho da estrutura e das cargas aplicadas. E se o cálculo feito estiver errado, dependendo do caso, corremos o risco de ter que recomeçar do zero.

O Ftool é um programa para criação de estruturas bidimensionais de maneira simples e didática, permitindo ao estudante a visualização gráfica de esforços e deformações dos elementos.

Abaixo segue um tutorial simples contendo alguns princípios básicos sobre esse programa "milagroso" para os estudantes de certas áreas das engenharias. É claro que, por meio da curiosidade, você pode ir descobrindo coisas novas no software. As instruções abaixo são apenas uma porta de entrada para que você descubra, por conta própria, as grandes maravilhas dessa ferramenta.

Tutorial Ftool – 15 passos

1. Abra o executável do Ftool.


2. Vá até o display e escolha a opção Black Background para tornar o plano de fundo escuro (cor preta). Esta mudança de configuração é opcional. A vantagem é que o espaço de trabalho fica parecido com o AutoCAD.



3. Marque as opções Grid para colocar pontos e Snap para que o cursor se situe sobre os pontos toda vez que você for criar um elemento estrutural. Observe que o espaçamento entre os pontos é definido como 1,00 m (padrão).


4. Vá até o ícone Insert Member:


Clique sobre ele. Em seguida, posicione o cursor dentro do espaço de trabalho e 
crie o(s) elemento(s) da sua estrutura:



5. Agora, vamos colocar os apoios na estrutura. Para isso, selecione a opção Support Conditions:
 

Do lado esquerdo da janela do programa irão aparecer algumas configurações. Configure da maneira que desejar. Para apoios com deslocamento livre no eixo x, selecione a opção free para o eixo x. Se o apoio não apresentar deslocamento com relação ao eixo y, por exemplo, escolha a opção fix para o eixo y.



6. Selecione o ponto da estrutura onde deseja aplicar o seu apoio e só depois clique no ícone:

 

7. Coloque o outro apoio na outra extremidade de sua estrutura (veja figura 6).


8. Crie um ponto na sua estrutura (para aplicação de cargas pontuais) por meio da opção Insert Node:

                     
localizada do lado esquerdo da janela do programa. Para inserir uma força localizada num determinado ponto da estrutura, selecione a opção Nodal Forces:


Escolha Create New Nodal Force:


Nomeie a força a ser definida. Determine a magnitude da força (eixo x ou y) e o momento localizado (Mz), se necessário:


Selecione o ponto e clique sobre o ícone:

 


9. Vamos agora inserir uma carga distribuída linear. Clique sobre o ícone Linear Load:


Siga os procedimentos análogos para a força localizada. Nomeie e determine a magnitude da carga:

Selecione o elemento da estrutura e depois aplique a carga por meio da opção:

 

10. Vamos agora criar outra carga distribuída, seguindo o exemplo, com as configurações definidas abaixo:


11. Agora basta definir o formato da seção dos elementos da estrutura e o material. Escolha a opção Material parameters:


Nomeie e em seguida escolha o material (aço - steel ou concreto - concrete). Observe que o programa retorna o valor do módulo de Young (E), o coeficiente de Poisson (ν) e a dilatação linear do material (α).



Aplique sobre toda a estrutura por meio da opção:


 

12. Para determinar a seção do material, selecione o ícone Section Properties:


Em seguida nomeie e determine o tipo de seção: 


Defina as dimensões e aplique sobre toda a estrutura:


13. Agora vá até o ícone Axial Force na parte superior da janela do programa. 


Salve o arquivo, caso não tenha o feito anteriormente (irá aparecer esta opção). 

14. O diagrama de força cortante e o digrama dos momentos podem ser visualizados escolhendo-se a opção Shear force e Bending moment, respectivamente (ao lado do ícone Axial Force).



15. Caso queira visualizar a magnitude das reações de apoio junto aos diagramas, bastar ir até Display >> Reactions Values.



Espero que tenha sido útil. Bons estudos!

terça-feira, 10 de maio de 2016

O que é flambagem?


Em engenharia, flambagem é um fenômeno de encurvadura que ocorre em peças esbeltas (peças em que a seção é pequena em relação ao comprimento), quando submetidas a um esforço axial de compressão.

Imagem: http://www.ebanataw.com.br/trelica/trelica03.htm

A encurvadura ou o movimento de abandonar uma linha que se descrevia para seguir outra é denominada deflexão. Pode-se dizer que flambagem e deflexão estão intimamente relacionadas. A flambagem só irá ocorrer quando a força axial de compressão for maior que um determinada força. Esta força é chamada força crítica. 

Imagem: http://www.fau.ufrj.br/apostilas/mse/Colunas.htm

A coluna sofrerá flambagem em torno do eixo menos resistente da seção. Esse eixo será aquele que apresentar menor momento de inércia. Sendo o momento de inércia I = Ar², onde A é a área da seção e r é o raio de giração, percebe-se que quanto mais afastada estiver a área do centro, mais difícil será a flambagem da peça.

Essa é uma das razões de vermos na natureza plantas como o bambu, que são difíceis de sofrer envergadura. A seção circular e o interior oco conferem a esta gramínea maior capacidade de resistir à flambagem, suportando as forças naturais com maestria e elegância.

Imagem: http://www.sitiodamata.com.br/produtos/bambu-
imperial-b-vulgaris-vittata.html
Fonte:

HIBBELER, R. C. Resistência dos Materiais. 7ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010.

quarta-feira, 4 de maio de 2016

Buckminster Füller e sua "geometria energético-sinergética": conheça os domos geodésicos


Para entender o que são os domos geodésicos devemos conhecer algumas formas geométricas importantes: o triângulo e o icosaedro. 

Chamamos de poliedro ao sólido geométrico composto por um número finito de faces, em que cada face é um polígono. Icosaedro é um poliedro convexo formado por 20 faces. Quando essas faces são todas triângulos equiláteros, fala-se em icosaedro regular.

Icosaedro regular.
Imagem: http://trabajocepavicalvarocatherineyrober.blogspot.com.br/

Um icosaedro regular é a mais simples das formas geométricas conhecidas como geodésicas. Quando dividimos cada um dos triângulos desse icosaedro em triângulos menores (lembre-se que o triângulo confere estabilidade), a geodésica passa a se aproximar cada vez mais da forma de uma esfera. Um domo geodésico nada mais é do que uma cúpula com uma dessas formas.

Domo geodésico.
Imagem: http://mjciero.blogspot.com.br/p/domo-geodesica.html

O inventor do domo geodésico foi o arquiteto R. Buckminster Füller. Essas cúpulas são conhecidas pela grande leveza e estabilidade estrutural. Sua resistência se deve aos triângulos e ao formato esférico: qualquer força aplicada ao domo é distribuída de forma igual até alcançar a base. A geometria do domo geodésico proposta por Füller foi chamada por ele de "geometria energético-sinergética". Segundo sua teoria, para a compreensão do comportamento da estrutura precisamos analisá-la como um todo, pois todos os seus elementos trabalham juntos. 

Ligação entre elementos num domo geodésico.
Imagem: http://teoriadetudo.blogfolha.uol.com.br/

Um exemplo de arquitetura que faz uso do domo geodésico é a estufa do Eden Project, localizada no Reino Unido e considerada a maior estufa do mundo. O Epcot Walt Disney World, nos EUA, e o Biosphere Enviromental Museum, em Montreal, também são outros exemplos desse tipo de estrutura pelo mundo.

Eden Project - Cornwall, Reino Unido.
Imagem: https://www.flickr.com/photos/smithandjones/7393201826

Epcot Walt Disney World - EUA.
Imagem: https://disneyworld.disney.go.com/pt/destinations/epcot/


Biosphere Enviromental Museum - Montreal, Canadá.
Imagem: http://web2.sca.uqam.ca/~wgne/WGNE/WGNE24/

Fontes:

terça-feira, 1 de março de 2016

Pilar ou coluna? Tem diferença?


Esqueça a famosa rixa bolacha versus biscoito... pilastra versus coluna é a nova da vez!


Pois então...será que tem diferença entre pilar e coluna? Ou é tudo a mesma coisa? 
A resposta segundo o que andei pesquisando depende da fonte. Alguns podem dizer que os dois são a mesma coisa, pois a finalidade de ambos é a mesma: sustentação. Para outros, entretanto, o pilar é como Atlas sustentando o céu: um pilar sustenta a estrutura inteiraJá a coluna, sendo menos robusta, sustenta paredes e tetos.

Imagem: http://erreve.eng.br/

Para entender pense num edifício: os pilares são os "pés do edifício", transmitindo os esforços para as fundações e estas para o solo. As colunas estão nos andares, sustentando cada pavimento.

Mas o assunto é polêmico... tem gente que considera que pilares são estruturas internas e as colunas são externas. Outros que pilares têm cantos e as colunas são redondas... 

Pra acabar com a polêmica resolvi consultar o dicionário:

Pilar (do castelhano Pilar) Simples coluna que sustenta a construção.
Coluna (do latim Columna) Pilar cilíndrico que sustenta abóbada, estátua, etc., constante, em geral de base, fuste e capitel.

Viu como é confuso? Resumindo tudo: o pilar é coluna e a coluna é pilar, mas parece (na minha opinião) que a coluna tem uma função mais estética (como aquelas colunas gregas cheias de floreios), enquanto o pilar é simples e direto, com função puramente prática: a de sustentação. 


Tipos de colunas gregas e seus elementos.

Imagem: http://www.estilosarquitetonicos.com.br/arquitetura-classica.php

Mas... no meio disso tudo, onde entra a tal da pilastra, que com certeza você já escutou alguém falando?

Esta é estrutura da fachada, ornada geralmente com pedras (para engenheiros e geólogos deve-se ler rochas) talhadas. A pilastra é aderida à edificação ou parede. Sua posição geralmente coincide com o pilar da estrutura.


Pilastras numa edificação.
Imagem: http://www.arqhys.com/articulos/pilastras-arquitectura.html

Fontes: 

sexta-feira, 15 de janeiro de 2016

As obras de Simón Vélez: construções em bambu


Simón Vélez é um renomado arquiteto colombiano, com enfoque modernista, conhecido em todo o mundo por promover o uso do bambu como elemento essencial na construção. 

Segundo Vélez, "... a construção em concreto tal como foi concebida no terceiro mundo produz espaços cavernosos: um caverna tem um piso de pedra, paredes de pedra e um telhado de pedra. Nós não viemos das cavernas (...) viemos das árvores e somos homens das copas das árvores, mesmo que estejamos agora vivendo em cavernas. A arquitetura atual segue um exagerado e doentio regime. É totalmente carnívoro. O estado da natureza demanda que voltemos para um estado mais balanceado e mais vegetariano..."

O bambu é considerado uma gramínea gigante, de grande resistência à compressão e à tração, sendo bastante indicado para uso estrutural. Na natureza o bambu sofreu um processo de adaptação que o fez suportar as forças do vento, proporcionado pelo desenvolvimento de uma estrutura tubular oca,  a qual é difícil de ser "encurvada" (possui resistência à flambagem). 

Nas florestas andinas da Colômbia, o bambu Guadua é o mais utilizado nas construções. Vélez utiliza esta variedade de bambu como elemento estrutural permanente em pontes, casas, igrejas e edifícios. O arquiteto já trabalhou com obras de bambu em diversos países, de diversos continentes. Confira algumas de suas obras mais imponentes pelo mundo afora: 

Catedral de Pereira - Colômbia.
Imagem: http://www.gazetadopovo.com.br
Museu Nómada - Cidade do México.
Imagem: http://www.plataformaarquitectura.cl/cl



Pousada de ecoturismo nas montanhas de Nankun - China.
Imagem: https://www.pinterest.com/pin/528821181216805159/
Fontes: