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Elementos estruturais da construção: o que são e como verificá-los

Os elementos estruturais da construção constituem a estrutura de suporte de um edifício e têm a função de resistir às cargas. Descubra quais são e como verificá-los

No âmbito da arquitetura e engenharia civil, os elementos estruturais desempenham um papel vital na construção de edifícios estáveis, seguros e funcionais. Estes elementos formam a estrutura de suporte do sistema de construção e colaboram sinergicamente para suportar e distribuir a carga de forma equilibrada, garantindo assim a estabilidade do edifício como um todo.

Se deseja aprofundar a compreensão dos elementos estruturais e entender a distinção entre elementos principais e secundários, leia o artigo e descubra os detalhes que contribuirão para uma visão completa sobre o projeto e verificação desses componentes.

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O que são os elementos estruturais da construção?

Os elementos estruturais da construção são os componentes fundamentais de um edifício ou infraestrutura e, em conjunto, formam a estrutura de suporte à qual é confiada a responsabilidade de suportar e transferir as cargas, resistir às forças internas e externas e fornecer estabilidade, segurança e suporte à estrutura como um todo.

Exemplos comuns de elementos estruturais incluem pilares, vigas, paredes de suporte, etc. Esses elementos assumem formas diversas, cada um projetado para desempenhar um papel específico na garantia da coesão e robustez do sistema estrutural. Podem ser feitos de diferentes materiais, como concreto armado, aço, madeira ou materiais compósitos reforçados com fibras. A escolha do material e configuração de cada elemento dependerá das necessidades específicas do projeto, bem como do tipo de estrutura a ser construída e considerações precisas sobre a segurança e estabilidade da obra.

Além de sua função de suporte, é essencial reconhecer que os elementos estruturais também podem desempenhar um papel significativo do ponto de vista estético. Este aspecto torna-se particularmente crucial em contextos arquitetônicos nos quais esses elementos não apenas devem suportar as cargas físicas, mas também contribuir significativamente para a estética geral do edifício. Nessas situações, o projeto dos elementos estruturais requer uma integração equilibrada entre a engenharia estrutural e o design arquitetônico, garantindo que a forma e disposição de pilares, vigas e outros elementos reflitam não apenas a robustez estrutural, mas também uma visão estética coerente com o design global do edifício.

Resultados do cálculo dos coeficientes de segurança com EdiLus -elementos estruturais da construção

Elementos estruturais de um edifício | EdiLus

Elementos estruturais primários

Com base no papel e importância na estrutura de suporte do edifício, os elementos estruturais podem ser classificados como primários e secundários.

Os elementos estruturais primários são os componentes principais da estrutura responsáveis pela resistência e estabilidade geral do edifício. Esses elementos são essenciais para suportar as cargas verticais e horizontais e transferir as forças para as fundações.

Alguns exemplos de elementos estruturais primários são:

  • as vigas: elementos estruturais horizontais que desempenham um papel fundamental na transferência das ações verticais para os pilares ou paredes de suporte. São projetadas para suportar cargas significativas (como as provenientes do peso próprio, pisos, paredes, etc.) e frequentemente atravessam todo o comprimento ou largura da estrutura. Sua função principal é distribuir uniformemente a carga para baixo, transmitindo-a para os pilares ou colunas, que por sua vez a transferem para as fundações e o solo subjacente. As vigas principais podem variar em dimensões, forma e materiais, dependendo das necessidades estruturais específicas do edifício, assumindo a configuração de vigas reticuladas, vigas em balanço, vigas em console, etc;
  • os pilares: também chamados de colunas, são elementos verticais descontínuos que suportam a carga vertical e a transferem para as fundações. São projetados para resistir às forças de compressão e suportam o peso do edifício e da estrutura acima. Podem ser feitos de materiais como aço, concreto armado ou alvenaria de pedra ou tijolo, de acordo com as necessidades estruturais e estéticas. A disposição dos pilares pode variar de acordo com o tipo de estrutura e as necessidades de projeto. Geralmente, os pilares são posicionados estrategicamente para suportar as vigas principais e distribuir as cargas para as fundações. Além disso, esses elementos são dimensionados para resistir às forças horizontais, como as geradas pelo vento ou por um terremoto, fornecendo estabilidade à estrutura como um todo;
  • as paredes de suporte: são elementos verticais contínuos que têm a função de resistir às cargas verticais e transmiti-las uniformemente para as fundações. São usadas em estruturas de alvenaria onde as paredes têm função estrutural e são feitas de blocos de concreto, tijolos ou pedra. Sua disposição dentro do edifício é cuidadosamente planejada para garantir uma distribuição adequada das cargas e fornecer o suporte necessário. Além de resistir às forças de compressão, as paredes de suporte são projetadas para fornecer estabilidade lateral à estrutura, resistindo às forças horizontais, como as sísmicas. Esses elementos podem ser posicionados estrategicamente dentro do edifício para definir e separar os espaços, contribuindo para o layout funcional dos ambientes.

Elementos estruturais secundários

Os elementos secundários são aqueles cuja rigidez e resistência podem ser negligenciadas na análise da resposta sísmica da estrutura e, portanto, são projetados para resistir apenas às cargas verticais.

São elementos que podem ser considerados de menor importância em relação aos elementos principais. No entanto, é importante notar que, apesar de sua definição como “elementos secundários”, esses elementos ainda devem ser capazes de absorver as deformações da estrutura em caso de ação sísmica. Isso significa que, embora não contribuam significativamente para a resistência e rigidez estrutural sob a ação das cargas, os elementos estruturais secundários devem ser capazes de manter sua capacidade de suporte em relação às cargas verticais, especialmente na presença de ações sísmicas.

Como projetar e verificar os elementos estruturais

O projeto e verificação dos elementos estruturais é um processo complexo que requer um conhecimento aprofundado de engenharia estrutural e normas técnicas do setor. Abaixo estão alguns passos gerais que você pode seguir durante esse processo para garantir a segurança, estabilidade e funcionalidade de suas estruturas:

  1. análise das ações: a primeira etapa consiste em analisar e determinar as ações que atuarão nos elementos estruturais. Essas ações incluem a carga permanente (como o peso próprio do elemento) e a carga variável (como a carga dos ocupantes, a ação do vento, etc.). Também é necessário considerar possíveis ações sísmicas, se aplicável.
  2. Escolha dos materiais: com base nas características da estrutura, como o tipo de carga e condições ambientais, é necessário selecionar os materiais mais apropriados para os elementos estruturais. Por exemplo, para vigas e pilares, pode-se usar aço ou concreto armado.
  3. Projeto preliminar: com base nos princípios de engenharia estrutural e normas de referência, é feito um projeto preliminar dos elementos estruturais. Esta fase envolve a determinação das dimensões, seções transversais e geometrias dos elementos.
  4. Análise estrutural: utilizando métodos de análise estrutural, como cálculo de elementos finitos ou análise de estados limites, são avaliadas as performances dos elementos estruturais sob as ações previstas. O objetivo é verificar se os elementos são capazes de suportar as cargas e garantir a estabilidade estrutural.
  5. Verificação da resistência: procede-se à verificação da resistência dos elementos estruturais para garantir que as tensões e esforços internos sejam inferiores às capacidades de resistência dos materiais utilizados. Esta verificação deve ser feita de acordo com as normas e regras de projeto previstas na área geográfica onde a estrutura está sendo construída.
  6. Verificação da estabilidade: além da resistência, é necessário verificar a estabilidade global da estrutura e dos elementos estruturais individuais. Esta verificação leva em consideração fenômenos críticos como tombamento, deslizamento e colapso lateral. Serve para garantir que a estrutura esteja adequadamente ancorada e que medidas necessárias sejam tomadas para combater esses fenômenos.
  7. Verificação das deformações: uma verificação adicional envolve o controle das deformações dos elementos estruturais. Isso envolve a análise das deformações elásticas e plásticas para garantir que estejam dentro de limites aceitáveis e não comprometam a funcionalidade do edifício.
  8. Verificação das conexões: durante o projeto, é necessário verificar também as conexões estruturais entre os diferentes elementos (como nós entre vigas e pilares, ou conexões entre paredes de suporte) para garantir uma transmissão correta das forças e uma boa capacidade de resistência.

Para otimizar o processo de projeto e verificação dos elementos estruturais da construção, é essencial contar com a ajuda de um software de cálculo estrutural, uma ferramenta baseada em BIM que fornece representações gráficas claras e imediatas dos resultados de cálculo diretamente no modelo BIM do seu edifício. Aproveitando as poderosas capacidades de simulação dessa ferramenta, você poderá realizar análises estruturais precisas, verificar a resistência e estabilidade de seus elementos estruturais e obter resultados confiáveis em tempo recorde. Experimente gratuitamente por trinta dias e descubra todas as funcionalidades que permitirão simplificar seu trabalho, economizar tempo valioso, reduzir a margem de erro e garantir a máxima segurança e confiabilidade de seus projetos estruturais.

 

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