PROJECTO DE ESTRUTURAS E FUNDAÇÕES 2011-2012

Luís Costa Neves e Helena Barros (Estruturas) e Paulo Lopes Pinto (Fundações) CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO 1. Funcionamento da disciplina

Aulas teórico-práticas: exposição de matérias do foro do projecto de estruturas e

fundações, trabalho dos alunos e visitas de estudo. É obrigatória a presença em

pelo menos 2/3 das aulas para ser admitido a avaliação.

2. Avaliação

A avaliação de conhecimentos é realizada através de:

� 1 exame final obrigatório com o peso de 4 valores

� 1 conjunto de pequenos trabalhos individuais, obrigatórios, com o peso

de 4 valores

� 1 projecto individual com o peso de 11 valores

� Presenças nas aulas: > 75% + 0,5 valor, > 90% + 1,0 valor

Pretende-se que os trabalhos individuais sejam realizados, na maior parte da sua

extensão, durante as aulas, com orientação tutorial.

3. Programa da disciplina

A disciplina está dividida em duas partes:

A parte de fundações e estruturas de suporte de terras aborda:

Prospecção geotécnica

Fundações directas (sapatas e ensoleiramentos): cálculo geotécnico e

cálculo estrutural

Fundações indirectas (poços e estacas): cálculo geotécnico e cálculo

estrutural

Estruturas de suporte de terras e contenções periféricas

A parte de estruturas é composta pelos módulos indicados na calendarização a

seguir indicada:

Semana 1

(5 - 9 Set.)

Aula 1 (5 Set)

E1. Introdução

Apresentação. Enquadramento e objectivo

da disciplina. Funcionamento, programa e

sistema de avaliação. Bibliografia.

E2. Introdução ao projecto

Intervenientes num projecto. Fases de

projecto, coordenação, categorias de obras.

E3. Exemplos de projectos de estruturas

Descrição de alguns projectos e sua

apresentação.

Aula 2 (7 Set)

Geotecnia

Semana 2

(12 - 16 Set.)

Aula 3 (12 Set)

E4. Estruturas de edifícios

Tipos de estruturas correntes. Estruturação

em altura, formas de vencer vãos, tipos de

estruturação vertical, estruturação de

pavimentos.

E5. Estruturação em planta

Colocação de pilares em planta. Vãos

correntes.

Primeiro trabalho E

Estruturação em planta de um edifício.

Distribuição de pilares.

Aula 4 (14 Set)

Primeiro trabalho E

Estruturação em planta de um edifício.

Distribuição de pilares. Trabalho dos alunos.

Semana 3

(19 - 23 Set.)

Aula 5 e Aula 6 (21 Set)

Robot

Curso de Robot – aula 5 (manhã) e aula 6

(tarde).

Semana 4

(26 - 30 Set.)

Aula 7 (26 Set)

E6. Lajes

Tipos de lajes. Vãos correntes. Método das

bandas para lajes maciças. Uso de tabelas,

modelação de lajes através de grelha e de

elementos finitos

E7. Lajes fungiformes

Tipos de lajes fungiformes. Vãos correntes.

Método simplificado das faixas para lajes

fungiformes. Modelação de lajes através de

grelha e de elementos finitos.

Aula 8 (28 Set) E8. Lajes fungiformes aligeiradas

Lajes fungiformes aligeiradas. Tecnologia.

Geometria de lajes fungiformes. Exemplos.

Semana 5

(3 - 7 Out.)

Aula 9 (3 Out)

Geotecnia

(28 Out. Feriado)

Semana 6

(10 - 12 Out.) Aula 10 (10 Out.)

Estruturas de edifícios

Resolução de um edifício através do

programa cypecad. Introdução da estrutura.

Aula 11 (12 Out.)

Estruturas de edifícios

Resolução de um edifício através do

programa cypecad. Resultados.

Semana 7

(17 - 21 Out.) Aula 12 (17 Out.)

Segundo trabalho E

Modelação de uma laje através do método

das bandas e através de modelação por

grelha e de elementos finitos. Comparação

dos resultados.

Aula 13 (19 Out.)

Segundo trabalho E

Modelação de uma laje através do método

das bandas e através de modelação por

grelha e de elementos finitos. Comparação

dos resultados.

Semana 8

(24 - 28 Out.) Aula 14 (24 Out.)

E9. Pré-esforço

Estruturas isostáticas. Análise de secções.

Inequações. Diagrama de Magnel.

Aula 15 (26 Out.)

E9. Pré-esforço

Estruturas isostáticas. Análise de secções.

Dimensionamento de pré-esforço.

Semana 9

(31Out - 4

Nov.)

Aula 16 (31 Out.)

E9. Pré-esforço

Análise aos ELS e aos ELU de flexão e

esforço transverso.

Aula 17 (2 Nov.)

E9. Pré-esforço

Estruturas hiperestáticas.

Terceiro trabalho E

Exercício de elemento pré-esforçado

Semana 10

(7 - 11 Nov.)

Aula 18 (7 Nov.)

E10. Paredes

Apresentação de um projecto com

diafragmas. Enunciado do

Quarto trabalho E

Diafragma a resolver pelo MEF, e modelos

de escoras e tirantes, complementado com

as aulas da Profª Helena Barros.

Aula 19 (9 Nov.) Projecto final F + E

Apresentação do trabalho e início do trabalho

pelos alunos.

Semana 11

(14 - 18 Nov.)

Aula 20 (14 Nov.)

Geotecnia

Aula 21 (17 Nov.)

Geotecnia

Semana 12

(21 – 25 Nov.)

Aula 22 (21 Nov.)

Geotecnia

Aula 23 (23 Nov.)

Helena Barros

E11. Método dos elementos finitos.

Introdução. Tipos de elementos, background.

Análise de lajes e de paredes.

Semana 13

(28 Nov. – 2

Dez.)

Aula 24 (28 Nov.)

Profª Helena Barros

E11. Método das escoras e tirantes.

Fundamentos. Tipos de modelos.

Enquadramento regulamentar. Aplicação a

nós de estruturas, descontinuidades

geométricas e a paredes. Aplicação a

sapatas e a maciços de estacas. Aberturas

em paredes.

Aula 25 (30 Nov.)

Profª Helena Barros

Quarto trabalho E (continuação)

Diafragma a resolver através de modelos de

escoras e tirantes, comparando com os

resultados de elementos finitos.

Semana 14

(5 - 9 Dez.)

Aula 26 (5 Dez.)

Geotecnia

Aula 27 (7 Dez.)

Geotecnia

Semana 15

(12 - 16 Dez.)

Aula 28 (12 Dez.)

Geotecnia

Aula 29 (14 Dez.)

Geotecnia

Alguns conceitos a abordar na modelação e análise computacional de

estruturas:

� Programa de análise e dimensionamento ROBOT

� Programa de análise e dimensionamento CYPECAD

� Princípios da modelação estrutural. Modelos simplificados 2D. Exemplos.

� Modelos de grelha e elementos casca em modelação de lajes. Exemplos.

� Análise crítica de resultados de modelos computacionais. Detecção de

erros na análise estrutural. Análise de sensibilidade. Exemplos.

� Soluções benchmark. Exemplos ilustrativos

� Análise de convergência de diferentes malhas de elementos finitos;

elementos finitos triangulares e quadrangulares. Número de nós e

refinamento da malha. Exemplos de aplicação.

� Tipos de elementos finitos. Formulação dos elementos finitos. Elementos

de barra e viga. Elementos de placa, casca e volumétricos. Elementos

Joint.

� Modelação de barras curvas e elementos não uniformes. Análise

Benchmark - exemplos. Elementos comprimidos não activos. Discretização

e análise de treliças. Vigas substitutas. Discretização e análise de vigas

Vierendeel. Vigas substitutas.

� Modelação através de grelha

� Modelação de paredes através de elementos plane stress

� Modelação com elementos shell

� Modelação do solo - interacção solo-estrutura.

� Modelo de Winkler, e modelo elástico.

� Faseamento construtivo (stagged construction)

8. Betão pré-esforçado

� Noções gerais e tecnologia de pré-esforço

� Métodologias de dimensionamento, análise de secções

� Dimensionamento de estruturas isostáticas; exemplos

� Dimensionamento de estruturas hiperestáticas; exemplos

9. Análise e dimensionamento de pavimentos de edifícios

� Noções gerais; tipos correntes de lajes em edifícios de betão armado e

mistas, aplicabilidade de cada solução

� Estruturação e vãos económicos; aspectos estruturais condicionantes

� Métodos simplificados (manuais) de análise (tabelas, método de Marcus)

� Exemplos

� Estado limite de vibração excessiva – conforto humano. Métodos

simplificados e análise de vibração forçada.

10. Modelos de escoras e tirantes

� Noções gerais

� Aplicação a elementos laminares; exemplos

� Aplicação a elementos maciços (maciços de encabeçamento e sapatas)

� Aplicação a zonas singulares; exemplos

Aspectos complementares:

Coordenação de projecto

� Gestão e compatibilização das diversas especialidades e arquitectura:

Fundações e estrutura Instalações eléctricas Instalações mecânicas,

Águas e esgotos, Gases medicinais

� Segurança Verificação de comportamento térmico e energético.

� Assistência técnica de projecto. Fiscalização de obras. Coordenação de

segurança. Exemplos ilustrativos de coordenação de especialidades

Ponto de vista da arquitectura

� Estética de estruturas; forma e função; exemplos

Patologias e reabilitação e reforço com estruturas metálicas

� Introdução:

� Utilização de estruturas metálicas em reabilitação e reforço:

Introdução e níveis de reconstrução; Estruturas temporárias

Soluções construtivas metálicas para reabilitação e reforço de estruturas

de alvenaria, madeira, betão armado, ferro e de aço.

Modificações de estruturas de edifícios

� Case studies

4. Trabalhos

Parte de Fundações:

1. Dimensionamento geotécnico e estrutural de uma sapata

2. Dimensionamento geotécnico e estrutural de uma estaca

3. Dimensionamento geotécnico e estrutural de uma estrutura de suporte

de terras

Parte de estruturas

1. Definição da estrutura de um edifício de pequeno porte

2. Análise de um pavimento de betão armado em laje fungiforme

aligeirada

3. Dimensionamento de uma viga pós-tensionada

4. Dimensionamento de uma parede (escoras e tirantes)

5. Bibliografia

- CEN, Eurocode 0 – Basis of Structural Design, EN 1990 2003.

- CEN, Eurocode 1 – Actions on structures, EN 1991-1, 2003.

- CEN, Eurocode 2 - Design of concrete structures, Part 1-1: General rules and

rules for buildings, EN 1992-1-1, 2005.

- CEN, Eurocode 3 - Design of steel structures, Part 1-1: General rules and rules

for buildings, EN 1993-1-1, 2005.

- CEN, Eurocode 4 - Design of composite steel and concrete structures, Part 1-1:

General rules and rules for buildings, EN 1994-1-1, 2005.

- CEN, Eurocode 7 – Geotechnical design, Part 1: General rules, EN 1997-1,

2004.

- CEN, Eurocode 8 – General rules, seismic actions and rules for buildings, Part 1:

General rules and rules for buildings, EN 1998-1, 2004.

- RSA: Regulamento de segurança e acções em estruturas de edifícios e pontes

- REBAP: regulamento de estruturas d ebetão armado e pré-esforçado

- Ian Mac Leod, Modern Structural analysis, Thomas Telford, 2005

- Lin T.Y., Stotesbury, S.D., Structural Concepts and Systems for Architects and

Engineers, 2nd ed, van Nostrand Reinhold, Ney York, 1988

- CEB Design Manual on Cracking and Deformations, Lausanne, EPFL, 1985

- CEB-FIP Model Code 1990, CEB, 1990

- CEB-FIP, Structural Concrete. Textbook on behaviour, design and performance.

Updated knowledge of the CEB/FIP Model Code 1990. Vols. 1-3, 1999.

- Favre, R., Jaccoud, JP, Burdet, O., Charif, H., Dimensionnement des structures

en Béton – Aptitude au service des elements de structures, Traité de Génie Civil,

EPFL, Vol. 8, Presses Romandes, Lausanne, 1997.

- Thonier, H., Conception et calcul des structures de bâtiment, École Nationale

des Ponts et Chaussées, Paris, 1998, vols 1-5.

- Gerwick, B. Construction of Prestressed Concrete Structures,2nd Edition, John

Wiley & Sons, New York, 1993.

- Lin, T.Y., Burns, N., Design of Prestressed Concrete Structures, 3rd Edition, John

Wiley & Sons, New York, 1982.

- Nawy, E., Prestressed Concrete, a Fundamental Approach, 2nd Edition, Prentice

Hall, 1996.

- Neufert, a arte de projectar em arquitectura, Gustavo Gili, Barcelona

- Engel, H., Sistemas estruturais, Gustavo Gili, Barcelona

- Instruções para o cálculo de honorários referentes aos projectos de obras

públicas, Porto Editora