Análise de Ações Estruturais, Cargas de Vento e Fundações

Classificação das Ações em Sistemas Estruturais

As ações que solicitam um dado sistema estrutural podem classificar-se em dois grandes grupos: ações diretas e indiretas.

Ações Diretas

São aquelas devidas às cargas como o peso próprio, as sobrecargas, neve, vento, etc. Quanto mais elevadas forem as ações diretas ou cargas, mais resistente deve ser o sistema estrutural (lajes mais espessas, vigas mais altas, pilares de maiores dimensões) e, por consequência, mais rígido é o sistema.

Ações Indiretas

São aquelas devidas aos deslocamentos ou deformações impostas, como o assentamento de apoios, os efeitos da temperatura, da retração e da fluência, e as deformações devidas ao pré-esforço. Quanto maiores tenderem a ser as ações indiretas, mais flexível ou deformável deveria ser o sistema estrutural, se se pretender minimizar as solicitações (esforços) induzidas e as desordens que podem resultar (momentos de flexão secundários nos pilares, fendilhação nas paredes e nas lajes).

Estas duas exigências – sistema estrutural rígido em relação às cargas e flexível em relação às deformações impostas – parecem contraditórias. A conceção de toda a estrutura representa, pois, um compromisso entre estas exigências. Para isso, é necessário, em certos casos, suprimir certas ligações. As grandes construções devem ser seccionadas por juntas, chamadas de juntas de dilatação, que cortem não só os elementos estruturais, mas também os elementos de separação.

Ação do Vento em Estruturas

A ação da turbulência e das rajadas de vento sobre as obras, assim como os efeitos dinâmicos resultantes, são representados por cargas estáticas equivalentes. As cargas equivalentes são expressas em função da pressão dinâmica. Esta pressão dinâmica depende da massa específica do ar (m) e da velocidade do vento (v). A repartição das pressões exercidas pelo vento e as forças resultantes dependem da forma e das dimensões da obra, da natureza e da permeabilidade das superfícies, assim como da direção e da intensidade das rajadas de vento. A pressão é sempre considerada perpendicularmente às superfícies em estudo.

Pressão Dinâmica de Pico (q_p(z))

A pressão dinâmica do pico, q_p(z), à altura z, depende do regime local de ventos, da rugosidade do terreno, da orografia e da altura de referência. O seu valor é obtido a partir da pressão dinâmica média do vento, acrescida de uma contribuição associada a flutuações de curta duração.

Coeficientes de Pressão do Vento

A pressão interior é geralmente desprezada para o pré-dimensionamento dos elementos de contraventamento. O valor do coeficiente de pressão interior (Cpi) está diretamente relacionado com o fluxo de ar através das aberturas nas fachadas e coberturas, dependendo diretamente do valor da pressão exterior. (Nas situações em que se conheça a localização das aberturas determinantes, a altura de referência, zi, deve ser determinada para o mesmo valor da altura de referência, ze, da cota das aberturas.) A pressão interior é considerada nas coberturas quando o seu efeito é desfavorável. Esta é, portanto, geralmente desprezada para o pré-dimensionamento dos elementos estruturais.

Fundações: Fatores de Escolha e Tipos

Fatores que Influenciam a Escolha do Tipo de Fundações

• Características e propriedades mecânicas do solo (Prospeção Geotécnica)
• Cargas a transmitir ao terreno
• Assentamentos admissíveis
• Posição do lençol freático
• Possibilidade de circulação de equipamentos
• Edificações na vizinhança
• Custo

Classificação dos Tipos de Fundações

• Fundações diretas: H/D < 4 a 5
• Fundações semidiretas: 4 ≤ H/D < 8 a 10
• Fundações indiretas: H/D ≥ 8 a 10

Sapatas Superficiais e Estacas

Sapatas superficiais (a resistência do atrito lateral é desprezada): As estruturas transmitem as cargas ao terreno através das suas fundações. Se o terreno superficial apresentar características mecânicas adequadas, as fundações poderão ser diretas ou superficiais, materializadas através de sapatas assentes, em geral, a uma profundidade entre 1 e 2 m, após remoção da terra vegetal e dos solos soltos. Por vezes, a camada superficial com piores características pode atingir vários metros de espessura.

A execução de pegões (tubulão com uma relação entre a altura e a largura entre 5 e 8) poderá ser uma solução viável se as condições do terreno permitirem a escavação de poços sem necessidade de qualquer escoramento. Quando as soluções anteriores não podem ser aplicadas devido às desfavoráveis condições geológicas e geotécnicas do local, é então corrente recorrer à solução de estacas.

As estacas apoiadas em maciço “firme” são estacas a trabalhar por ponta, em alternativa a estacas flutuantes, em que a resistência é garantida fundamentalmente pela mobilização da resistência lateral. Este último tipo de estaca utiliza-se quando não existe maciço “firme” ou este aparece a profundidade muito elevada.