Sistemas Estruturais Ilustrados: Padrões, Sistemas e Projeto - 2.ed.

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Este livro é um guia completo sobre um dos elementos essenciais de um projeto: a estrutura. Trata o desenho das estruturas como parte do projeto e traça um panorama do desenvolvimento histórico dos materiais e da estrutura das edificações. Cobre questões de composição formal e espacial, adequação da estrutura ao programa de necessidades, coordenação com as instalações, com belas ilustrações em todas as páginas, no estilo característico do professor Ching.

8 capítulos

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Capítulo 1 - Estruturas de Edificações

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Estruturas de Edificações

ESTRUTURAS DE EDIFICAÇÕES

As edificações (ou seja, as construções relativamente permanentes que construímos sobre um terreno para

fins habitáveis) se desenvolveram ao longo da história, partindo de abrigos rudimentares feitos com galhos de

árvores, adobe e pedra até chegar às construções sofisticadas atuais, construídas em concreto, aço e vidro.

No decorrer da evolução da tecnologia da construção, algo que tem permanecido constante é a presença permanente de algum tipo de sistema estrutural capaz de suportar as forças da gravidade, do vento e, com frequência, dos terremotos.

6.500 a.C.: Mehrgarh (Paquistão).

Casas de adobe compartimentadas.

Os sistemas estruturais podem ser definidos como conjuntos estáveis de elementos projetados e construídos para agir como um todo no suporte e na transmissão seguros de cargas aplicadas ao solo, sem exceder os esforços permissíveis dos componentes. Ainda que as formas e os materiais dos sistemas estruturais tenham evoluído conforme os avanços tecnológicos e culturais, sem falar nas lições aprendidas a partir dos inúmeros colapsos estruturais, eles ainda são fundamentais para a existência de todas as edificações, independentemente de sua escala, contexto ou uso.

 

Capítulo 2 - Padrões Estruturais

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Padrões Estruturais

PADRÕES ESTRUTURAIS

Para refletir sobre uma ideia de arquitetura e desenvolver seu potencial, é fundamental saber como estruturá-la. A essência espacial e formal de um esquema arquitetônico e a estruturação da ideia andam de mãos dadas. Um fator influencia o outro. Para ilustrar essa relação simbiótica, este capítulo descreve o desenvolvimento dos padrões estruturais e sua influência sobre a composição formal e o leiaute espacial incluídos numa ideia arquitetônica.

Este capítulo inicia com os padrões modulados regulares e irregulares, e, a seguir, discute os padrões de transição e contexto.

• Padrões estruturais: padrões de apoio, sistemas de vencimento de vãos e elementos de resistência aos esforços laterais

• Padrões espaciais: composições espaciais condicionadas pela escolha do sistema estrutural

• Padrões contextuais: arranjos ou condições determinados pela natureza e pelo contexto do terreno

Os padrões estruturais podem ser definidos como um leiaute bidimensional de elementos verticais e horizontais, bem como arranjos tridimensionais com implicações formais e espaciais no projeto de arquitetura.

 

Capítulo 3 - Elementos Horizontais

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Elementos Horizontais

ELEMENTOS HORIZONTAIS

Os apoios verticais de uma edificação (seus pilares e suas paredes portantes) marcam o espaço e estabelecem um ritmo e uma escala mensurável que tornam as dimensões espaciais compreensíveis. Os espaços arquitetônicos, porém, também exigem elementos horizontais para estabelecer a estrutura do piso que sustenta o nosso peso, as nossas atividades e o mobiliário, bem como o plano da cobertura que protege o espaço e delimita as dimensões verticais.

Vigas

Todas as estruturas de piso e cobertura são formadas por elementos lineares e planos, como caibros, vigas e lajes, projetados para sustentar e transferir as cargas transversais até os elementos de apoio vertical. Para compreender o comportamento estrutural desses elementos horizontais, começaremos com um panorama geral das vigas, que também se aplica aos caibros, às longarinas e às treliças.

• O vão se refere ao espaço horizontal entre dois apoios de uma estrutura.

 

Capítulo 4 - Elementos Verticais

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Elementos Verticais

ELEMENTOS VERTICAIS

Este capítulo discute os elementos verticais das estruturas das edificações – ou seja, os apoios verticais dos componentes horizontais e os sistemas verticais de vedação que fornecem abrigo e proteção contra o intemperismo e também ajudam a controlar o fluxo de ar, de calor e de som para dentro e através dos espaços internos de uma edificação.

O padrão dos componentes horizontais deve, evidentemente, estar intimamente relacionado ao padrão dos apoios verticais, sejam eles um conjunto de pilares e vigas, uma série de paredes portantes paralelas ou uma combinação de ambos. O padrão desses apoios verticais, por sua vez, precisa estar coordenado com a forma e o leiaute escolhidos para os espaços internos da edificação. Em comparação com os planos horizontais, tanto os pilares como as paredes ocupam um espaço maior no nosso campo de visão e, portanto, são mais importantes para a definição de um volume espacial discretizado e para conferir a sensação de fechamento e privacidade para os usuários da edificação. Além disso, servem para separar um espaço de outro e para demarcar um limite comum entre os ambientes internos e externos.

 

Capítulo 5 - Estabilidade Lateral

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Estabilidade Lateral

ESTABILIDADE LATERAL

Quando consideramos o sistema estrutural de uma edificação, costumamos pensar, primeiramente, em como os apoios verticais e os conjuntos de componentes horizontais são projetados para transferir as cargas mortas (o peso próprio) e as cargas acidentais

(cargas de serviço, sobrecargas) impostas pelo peso da construção e de sua ocupação. Igualmente crítica para a estabilidade de uma edificação, porém, é a sua resistência a uma combinação de condições ambientais (como vento, terremotos, pressão do solo e temperatura), capazes de desestabilizar os elementos de transmissão de cargas de gravidade. Dentre esses elementos, os esforços exercidos sobre a estrutura pelo vento e pelos terremotos constituem o foco deste capítulo. Os ventos e os terremotos submetem a estrutura a um carregamento dinâmico, geralmente com mudanças rápidas em termos de magnitude e ponto de aplicação.

Quando submetida a uma carga dinâmica, a estrutura desenvolve esforços de inércia em relação à sua massa. Além disso, sua deformação máxima nem sempre corresponde à magnitude máxima dos esforços aplicados. Apesar de sua natureza dinâmica, as cargas de vento e terremoto costumam ser tratadas como cargas estáticas equivalentes e que agem de maneira lateral.

 

Capítulo 6 - Estruturas para Grandes Vãos

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Estruturas para Grandes Vãos

ESTRUTURAS PARA GRANDES VÃOS

Ainda que o vencimento de grandes vãos gere problemas significativos na maioria das edificações grandes, eles são decisivos para o projeto de auditórios, salões de exibição e equipamentos similares que exigem um grande intercolúnio. No caso de edificações com essas necessidades, os arquitetos e engenheiros são responsáveis por selecionar um sistema estrutural adequado e capaz de resistir aos grandes momentos fletores e às deflexões dos grandes vãos da maneira mais eficiente, sem jamais sacrificar os requisitos de segurança.

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Não há como definir especificamente o que constitui uma estrutura com grandes vãos. Nesta obra, consideraremos como grandes vãos todos os vãos com mais de

18 metros. As estruturas com grandes vãos são usadas com frequência para configurar e sustentar as coberturas de áreas de piso amplas e abertas em diferentes edificações, como ginásios de esportes, teatros, centros de esportes aquáticos e hangares de aeronaves. Elas também podem ser usadas para sustentar os pisos das edificações sempre que um espaço amplo é inserido no interior de uma estrutura.

 

Capítulo 7 - Edifícios Altos

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Edifícios Altos

EDIFÍCIOS ALTOS

Os engenheiros civis, arquitetos, empreiteiros, fiscais e demais profissionais relacionados costumam definir os edifícios altos como edificações com no mínimo 10 pavimentos ou mais, ou edificações que chegam a uma altura de pelo menos 30 metros. Os códigos de obras às vezes se referem a uma altura determinada em relação ao pavimento mais baixo com acesso para viaturas do corpo de bombeiros.

No entanto, nos Estados Unidos, o Conselho de Edifícios

Altos [Council on Tall Buildings] define essa categoria da seguinte maneira:

Um edifício alto não é definido por sua altura ou por seu número de pavimentos. O critério mais importante reside no fato de seu projeto ser influenciado (ou não) por uma “esbelteza” relativa. São edificações nas quais essa característica influencia intensamente o planejamento, o projeto e o uso. São edifícios cuja altura cria condições de projeto, construção e operação distintas em relação àquelas que se manifestam em edificações “comuns”, características de determinada região e época.

 

Capítulo 8 - Integração das Instalações

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Integração das Instalações

INTEGRAÇÃO DAS INSTALAÇÕES

Este capítulo discute a integração dos sistemas mecânicos, elétricos e hidrossanitários com os sistemas estruturais da edificação. As instalações, que são indispensáveis para a manutenção de um ambiente confortável, saudável e seguro para os usuários, costumam incluir:

• Sistemas de climatização que fornecem ar condicionado para os espaços internos da edificação. O condicionamento de ar pode incluir ventilação, calefação, refrigeração, umidificação e filtragem.

• Sistemas elétricos que fornecem energia para iluminação, motores elétricos, equipamentos eletrodomésticos e comunicação de voz e dados.

Sistema estrutural

Distribuição horizontal:

• Embaixo das lajes (em tetos falsos)

• Através das lajes

• Sobre as lajes (sistemas de piso elevado)

• Sistemas hidrossanitários que fornecem de

água potável, descartam esgotos, controlam a

água pluvial e oferecem água para o sistema de combate a incêndio.

 

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