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Estrutura de um edifício

Estrutura de um edifício: princípios e inovações

A estrutura de um edifício é o conjunto de elementos que conferem estabilidade e transmitem as cargas ao solo. Conceitos básicos e inovações.


A estrutura de um edifício pode ser considerada como um esqueleto invisível, uma espinha dorsal que tem como objetivo sustentar e garantir a estabilidade, resistência e segurança de toda a construção ao longo do tempo.

Neste artigo, te propomos a explorar o conceito de estrutura de um edifício, com o objetivo de aprofundar os princípios básicos e examinar mais de perto as recentes inovações tecnológicas no campo do projeto estrutural na construção civil.

O que se entende por estrutura de um edifício?

A estrutura de um edifício refere-se ao conjunto de elementos estruturais, como vigas, pilares, fundações e outros elementos, que são projetados para suportar as cargas atuantes (incluindo o peso próprio da estrutura, cargas verticais, cargas horizontais, etc.) a fim de garantir a estabilidade, resistência e segurança da construção como um todo.

Portanto, a estrutura de um edifício tem o propósito de sustentar o peso do próprio edifício, além de quaisquer cargas adicionais, como pessoas, móveis, equipamentos, etc. Além disso, é responsável pela distribuição das forças e pressões geradas pelo vento, terremotos, ações acidentais e outras cargas externas.

A estrutura de um edifício deve ser capaz de resistir a tais solicitações e transferi-las para o solo de forma segura e eficiente, a fim de garantir a segurança e a integridade dos ocupantes do edifício. Os principais componentes de uma estrutura de um edifício incluem:

  • as fundações: são a parte inferior da estrutura e transferem as cargas verticais para o solo. As fundações podem ser superficiais ou profundas, dependendo das características do solo;
  • as estruturas portantes verticais (pilares e colunas): incluem os elementos verticais que suportam as cargas dos pavimentos superiores do edifício e as transferem para as fundações;
  • as estruturas portantes horizontais (vigas e lajes): incluem os elementos que se estendem horizontalmente e conectam os pilares ou colunas para distribuir as cargas horizontais, como as devidas ao vento ou terremotos;
  • as paredes portantes: alguns edifícios podem ter paredes que desempenham uma função portante e contribuem, assim, para a resistência e estabilidade do edifício;
  • o sistema de cobertura: é o conjunto de elementos (como a tesoura) que servem para suportar o peso do telhado e têm a tarefa de resistir à ação das cargas externas causadas por chuva, neve, vento e outros fatores ambientais.
Componentes da estrutura portante de um edifício

Componentes da estrutura portante de um edifício

Quais são as estruturas portantes de um edifício?

Existem diferentes tipos estruturais utilizados na construção de edifícios, cada um com características específicas em termos de desempenho estrutural, custos e flexibilidade de projeto.

No entanto, é possível agrupar os muitos tipos de estruturas portantes em três categorias principais, dependendo do sistema construtivo adotado:

  1. estrutura de paredes portantes: é um tipo de estrutura portante que prevê o uso de paredes verticais para suportar as cargas verticais e horizontais devido ao peso próprio do edifício e às ações externas, transferindo as solicitações para as fundações. As paredes portantes são posicionadas estrategicamente ao longo da planta do edifício e podem ser feitas de diferentes materiais, como alvenaria, concreto armado ou painéis pré-fabricados multicamadas. Esse sistema aproveita a capacidade de resistência à compressão dos materiais para absorver e distribuir as solicitações estruturais. As paredes portantes oferecem boa resistência à ação das cargas e podem contribuir para a estabilidade geral do edifício. No entanto, o sistema de paredes portantes pode limitar a flexibilidade de projeto e pode exigir espessuras maiores das paredes para suportar cargas mais pesadas.
  2. Estrutura de pórticos: o sistema de pórticos é baseado no uso de vigas horizontais e pilares verticais que trabalham juntos para criar um esqueleto portante extremamente resistente. As vigas transferem a carga horizontal para os pilares, que por sua vez a distribuem para as fundações. Esse sistema oferece maior flexibilidade de projeto do que as paredes portantes, porque permite projetar espaços abertos e grandes aberturas. As vigas e pilares podem ser feitos de diferentes materiais, como aço ou concreto armado, dependendo das necessidades estruturais. O sistema de pórticos é frequentemente utilizado em edifícios de grande porte, como os comerciais ou industriais, onde é necessária maior flexibilidade nos espaços internos.
  3. Estrutura mista: refere-se a uma tipologia estrutural que combina características dos dois sistemas vistos anteriormente. Neste sistema, as paredes portantes trabalham em sinergia com vigas e pilares para criar uma estrutura integrada resistente. Este sistema oferece uma combinação de resistência estrutural e flexibilidade de projeto. Os materiais utilizados podem variar de acordo com as especificações do projeto e as performances requeridas. O sistema misto é frequentemente empregado em edifícios de médio e grande porte, onde é necessário alcançar um equilíbrio entre estabilidade estrutural e design arquitetônico.
Tipos de estrutura portante de um edifício

Tipos de estrutura portante de um edifício

Quais são os materiais tradicionalmente adotados por essa estrutura?

As estruturas portantes dos edifícios podem ser classificadas também com base nos materiais utilizados em sua construção. A seguir, analisaremos algumas das tipologias estruturais mais comuns:

  • estrutura em alvenaria portante: é uma das tipologias mais antigas e tradicionais. Utiliza tijolos ou blocos de pedra conectados entre si com argamassa para criar paredes portantes. A alvenaria pode ser feita de diferentes materiais, como tijolos de argila, blocos de concreto ou pedra natural, ou elementos de tijolos. A alvenaria portante é apreciada por sua resistência ao fogo e às intempéries, mas pode ser limitada em termos de flexibilidade de projeto e resistência sísmica.
  • Estrutura portante em concreto armado: representa a tipologia mais comum e versátil, pois permite a criação de estruturas em pórticos formadas por vigas e pilares. Combina o concreto, um material resistente à compressão, com o aço, resistente à tração. Essa combinação cria um material compósito que oferece boa resistência, estabilidade e durabilidade ao longo do tempo. As estruturas em concreto armado são utilizadas em uma ampla gama de edifícios, desde residências civis até edifícios comerciais e industriais.
  • Estrutura portante em aço: as estruturas em aço são amplamente utilizadas na arquitetura moderna. O aço oferece uma série de vantagens, incluindo alta resistência mecânica, leveza e possibilidade de pré-fabricação. As estruturas em aço garantem maior flexibilidade de projeto. Sua versatilidade permite criar amplas aberturas, espaços abertos e formas arquitetônicas complexas. No entanto, é importante adotar medidas adequadas de proteção contra corrosão para garantir a integridade dos elementos estruturais em aço ao longo do tempo e contra o fogo.
  • Estrutura portante em madeira: o uso da madeira para criar a estrutura portante de um edifício representa uma escolha sustentável e ecológica. É um material natural que oferece boa resistência à compressão e tração, é muito leve e fácil de trabalhar, e garante uma adequada flexibilidade no projeto dos espaços. As estruturas em madeira oferecem excelente resistência sísmica e alta capacidade de isolamento térmico. No entanto, podem exigir proteções especiais contra umidade, insetos e fogo.

Exemplos de estruturas portantes inovadoras

Nos últimos anos, com o advento de tecnologias inovadoras, foram desenvolvidas novas tipologias estruturais que fornecem benefícios adicionais em termos de resistência, leveza e flexibilidade de projeto, oferecendo soluções criativas e sustentáveis para a construção de edifícios. Vamos examinar algumas das inovações mais interessantes neste setor:

  • estruturas portantes pré-fabricadas: baseiam-se no uso de elementos estruturais que são fabricados em um local diferente do local principal de construção, para então serem transportados e montados no local. Esta metodologia oferece numerosas vantagens, como maior velocidade de construção, redução de custos e melhor controle de qualidade. As estruturas portantes pré-fabricadas podem incluir elementos como pilares, vigas, painéis de parede e pisos, que são produzidos com máxima precisão e eficiência em instalações especializadas. A adoção dessa metodologia não apenas acelera o processo de construção, mas também contribui para melhorar a segurança no canteiro de obras e reduzir o desperdício de materiais.
  • Estruturas portantes de estrutura híbrida: estas estruturas portante combinam materiais diferentes, como aço e madeira, para aproveitar as características positivas de ambos. O aço oferece resistência e durabilidade, enquanto a madeira proporciona conforto térmico e um aspecto estético natural. Essas estruturas portantes são utilizadas na construção de edifícios residenciais e comerciais, e permitem uma maior versatilidade de projeto, além de uma redução do impacto ambiental.
  • Estruturas portantes em materiais compostos: os materiais compostos reforçados combinam fibras de vidro ou carbono com resinas poliméricas e são usados para criar estruturas leves de alta resistência. Esses materiais são conhecidos por sua durabilidade e baixa necessidade de manutenção. Sua capacidade de atingir resistências excepcionais e garantir máxima flexibilidade os torna especialmente adequados para edifícios de alta tecnologia, como arranha-céus ou estruturas aeroespaciais.
  • Estruturas portantes de membrana tensionada: são sistemas que utilizam o uso de membranas têxteis tensionadas para criar estruturas portantes leves e flexíveis. As membranas tensionadas podem ser feitas de materiais como poliéster ou PTFE e são esticadas entre pilares ou vigas para criar espaços cobertos. São amplamente utilizadas em coberturas de estádios, áreas recreativas e estruturas temporárias.
  • Estruturas portantes de impressão 3D: a tecnologia de impressão 3D tem sido aplicada à construção de estruturas portantes para permitir a criação de formas complexas e personalizadas. Essa técnica pode ser usada para criar elementos estruturais em concreto ou outros materiais, reduzindo os tempos de construção e o consumo de recursos. As estruturas portantes impressas em 3D também oferecem a possibilidade de projetar formas otimizadas do ponto de vista estrutural.
  • Estruturas portantes sustentáveis: o crescente foco no meio ambiente levou ao desenvolvimento de estruturas portantes capazes de integrar princípios de sustentabilidade e eficiência. Essas estruturas envolvem o uso de materiais recicláveis, um design baseado na economia de energia e a integração com sistemas de energia renovável. As estruturas portantes sustentáveis visam, portanto, reduzir o impacto ambiental dos edifícios e promover uma maior eficiência energética.
  • Estruturas em aço de alta resistência: são estruturas que utilizam aços especiais com propriedades mecânicas superiores ao aço tradicional. Esses aços de alta resistência oferecem maior capacidade de suportar cargas e esforços, permitindo a construção de estruturas portantes mais leves e esbeltas. As estruturas em aço de alta resistência são usadas em diversas aplicações, como arranha-céus, pontes e estruturas industriais. Elas oferecem uma combinação de desempenho estrutural excepcional e uma significativa economia de materiais.
  • Estruturas em materiais de memória de forma: os materiais de memória de forma são materiais que podem retornar à sua forma original após serem deformados. As estruturas portantes podem aproveitar a capacidade desses materiais, como as ligas de níquel-titânio, para se adaptarem a diferentes condições de carga e deformação. Esses materiais podem ser usados para criar elementos estruturais que se autorreparam ou se adaptam às variações das condições ambientais. As estruturas em materiais de memória de forma encontram aplicação em diversos setores, como construção civil, aeroespacial e automotiva, oferecendo uma abordagem inovadora e adaptável ao projeto estrutural.

O projeto das estruturas portantes de um edifício

As estruturas portantes representam um dos elementos cruciais no projeto e construção de edifícios. No projeto de uma estrutura portante, é fundamental considerar uma série de fatores, incluindo as cargas verticais e horizontais, bem como as forças sísmicas e de vento que podem atuar sobre o edifício.
O uso de software de análise estrutural adequado desempenha um papel crucial em garantir a precisão, eficiência e segurança de todo o processo. Essas ferramentas permitem que os engenheiros modelem as estruturas de forma detalhada e precisa, levando em consideração todas as cargas e forças que atuam sobre o edifício.

Especificamente, o uso dessa ferramenta oferece várias vantagens:

  • modelagem detalhada: você pode criar modelos tridimensionais detalhados das estruturas e visualizar de forma clara e precisa cada componente do edifício e sua interação com as cargas aplicadas.
  • Análise de carga: realizar análises avançadas das cargas verticais e horizontais que atuam sobre o edifício, e obter resultados detalhados e precisos que orientam o processo de projeto.
  • Simulações sísmicas e de vento: graças à capacidade de simular as forças sísmicas e de vento, você pode avaliar de forma precisa a resposta estrutural do edifício e adotar as medidas necessárias para garantir sua estabilidade e segurança.
  • Economia de tempo e recursos: graças à automação de muitas operações de cálculo e análise, você reduz significativamente os tempos e custos associados ao processo de projeto, garantindo ao mesmo tempo resultados de alta qualidade e profissionalismo.
Projetando a estrutura de suporte de carga - Edilus

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