Cálculo Estrutural: como fazer?

O que é Cálculo Estrutural?

O Cálculo Estrutural é o uso da matemática e da física com a finalidade de calcular o comportamento de uma estrutura sujeita a esforços horizontais e verticais.

O cálculo estrutural é usado para avaliar detalhadamente o comportamento de uma estrutura em relação aos vários esforços que ela recebe, a fim de verificar se o funcionamento da resistência e da deformação dos elementos estruturais são adequados.

Realizar o cálculo das estruturas é importante para oferecer segurança para a estrutura evitando acidentes e a necessidade de correções posteriores a execução, decorrentes de mau funcionamento estrutural.

Desse modo, a realização do cálculo estrutural possui relevância significativa para a saúde do sistema estrutural adotado e representa um fator essencial durante a realização de uma obra.

Nesse sentido, é importante que Arquitetos e Engenheiros entendam o que é qual a importância da realização do cálculo estrutural, compreendendo mais sobre os elementos que a ele estão relacionados, bem como as orientações básicas que o caracterizam.

Como este Artigo está estruturado    

• Qual a importância de realizar o cálculo estrutural?
• Quais os elementos que devem ser considerados no cálculo estrutural?
• Como realizar o cálculo estrutural?
• Como evitar erros na elaboração do cálculo estrutural?
• Quais os melhores softwares para realizar o cálculo estrutural?

Qual a importância de realizar o cálculo estrutural?

O principal objetivo do cálculo estrutural é fazer com que o sistema da obra seja executado de maneira segura, pois é através do cálculo e dimensionamento dos elementos estruturais que se torna capaz prever o correto comportamento estrutural de seus elementos.

Um projeto no qual o cálculo estrutural é realizado de maneira incorreta tende a causar inúmeros transtornos para a edificação.

Sem o correto cálculo dos elementos estruturais podem ocorrer superdimensionamentos das estruturas e dos materiais, impactando o andamento da obra, além de causar graves problemas estruturais que podem comprometer a edificação como um todo.

Nesse sentido, o cálculo estrutural é primordial para garantir a segurança e manutenção da estrutura, permitindo que o planejamento da obra e suas etapas saiam conforme o esperado.

Em outras palavras, o cálculo estrutural é a base para elaboração do projeto estrutural, podendo este englobar diversos sistemas estruturais como: estruturas metálicas, estruturas mistas em aço e concreto, estruturas de concreto armado dentre outras.

Existem diversas normas técnicas especificas que orientam cálculos e consequentemente projetos estruturais a depender do tipo de estrutura pretendida. Algumas delas são:

• NBR 6118, que trata sobre Projetos de Estruturas de Concreto;
• NBR 16775, referente a Estruturas de aço;
• NBR 6122, referente a Projetos e Execução de Fundações;
• NBR 14931, que trata sobre a Execução de Estruturas de Concreto;
• NBR 8800, que trata do projeto de estruturas mistas de aço e concreto;
• NBR 16868, referente a projetos de Alvenaria Estrutural;
• Dentre outras.

Diante de tudo isso, é importante que Arquitetos e Engenheiros saibamque realizar os cálculos estruturais de maneira correta e obedecendo as normas técnicas especificas é vital para o projeto estrutural e consequentemente para a execução da estrutura e da obra como um todo.

Quais os elementos que devem ser considerados no cálculo estrutural?

Ao iniciar o cálculo estrutural é importante ter definido o tipo de sistema de estruturas que será utilizado, bem como entender de um modo geral os elementos que os constituem para realizar a elaboração dos cálculos.

Elementos estruturais

Os elementos estruturais geralmente são classificados como isostáticos, hiperestáticos ou hipoestáticos e dependem do tipo de sistema estrutural que será adotado.

Os elementos mais comuns são vigas, pilares, lajes, fundações e pórticos, treliças etc.

Esforços e deformações

Os esforços e deformações devem ser avaliados com cautela pelo responsável pelo cálculo estrutural. O desempenho da estrutura é estabelecido pelos deslocamentos exercidos pela estrutura.

As deformações ocorrem por meio da capacidade de elasticidade do material, que pode ser concreto, aço, madeira e demais. Quanto maior a tensão exercida no material maior será sua deformação.

Cargas

De forma geral, as cargas funcionam em uma estrutura por meio das forças externas aplicadas em seus elementos estruturais.

As cargas que geralmente atuam em uma estrutura podem ser: seu peso próprio, cargas acidentais, cargas móveis, impactos e vibrações, fenômenos naturais (chuva, vento, temperatura etc.)

Existem também cargas excepcionais decorrentes de incêndios, explosões, empuxos de terra, impacto de ondas e movimentações da maré, dentre outros.

Por isso, ao elaborar o cálculo estrutural de determinada estrutura devem ser considerados os locais, o entorno, a expectativa da vida útil estrutural e demais aspectos relevantes.

Dimensões dos elementos

Após entender como se dão os esforços, a deformação e as cargas dos elementos estruturais, finalmente será possível entender como devem ocorrer o seu dimensionamento, devendo este ser realizado de acordo com o sistema estrutural utilizado.

Desenhos técnicos do projeto estrutural

O recomendável é que o cálculo estrutural ocorra simultaneamente ao projeto estrutural, por isso é importante ter acesso aos desenhos técnicos de todos os elementos estruturais do projeto.

Como realizar o cálculo estrutural?

Para realizar o cálculo estrutural é importante entender que serão utilizados conhecimentos das áreas de matemática e da física. Além disso, também é válido lembrar que a realização do cálculo depende do sistema estrutural escolhido.

Ao combinar todos estes conhecimentos é possível compreender o comportamento das estruturas e fazer com que elas suportem seu próprio peso e distribuam suas cargas adequadamente.

Ao considerar o cálculo estrutural de uma residência por exemplo, é importante mentalizar que o projeto estrutural possui muitas etapas que variam desde a concepção estrutural até os dimensionamentos e detalhamentos estruturais.

Para iniciar o cálculo estrutural é imprescindível que se tenha acesso ao projeto arquitetônico previamente, a partir disso será possível definir o sistema estrutural da edificação. Os sistemas estruturais mais utilizados são:

• Alvenaria;
• Steel frame;
• Wood Frame;
• Estrutura de concreto;
• Dentre outros.

Outra etapa fundamental é a locação e pré-dimensionamento dos elementos estruturais, sendo estes: as vigas, as lajes, os pilares etc. Nesse momento também é preciso estabelecer soluções a ser utilizadas nas fundações e nas lajes.

No que diz respeito as definições de ações sofridas pela estrutura, a NBR 8681/2003 que trata das ações e segurança das estruturas, deve ser consultada e ter suas orientações consideradas.

As etapas finais geralmente envolvem o dimensionamento e detalhamento dos elementos estruturais, sendo estes realizados com base nos esforços sofridos pela estrutura.

Por fim, a finalização do cálculo estrutural se dá através da emissão dos documentos, no memorial de cálculos estruturais que deve estar junto a ART (Anotação de responsabilidade técnica) e das pranchas do projeto estrutural.

De um modo geral, as etapas fundamentais que auxiliam na elaboração do cálculo estrutural são:

1. Criação de um novo modelo;
2. Definição das seções e ações;
3. Definição dos elementos;
4. Aplicação das ações;
5. Cálculo da estrutura;
6. Análise dos resultados;

Como evitar erros na elaboração do cálculo estrutural?

Primeiramente, antes de realizar o cálculo estrutural é importante que sejam seguidos todos os passos fundamentais do projeto estrutural, devendo estes estarem de acordo como planejamento da obra.

Para evitar erros durante a realização do cálculo de estruturas é necessário que o profissional responsável considere todos os requisitos da estrutura segundo a sua tipologia e realize o correto dimensionamento dos elementos estruturais, além de observar atentamente o quantitativo de materiais.

Dessa forma, é importante também que a equipe responsável seja formada por profissionais capacitados e que possuam experiência nessa atividade visando prevenir erros posteriores.

O planejamento da obra também se constitui um fator essencial, pois através dele torna-se possível impedir ou mitigar problemas que podem vir a resultar em erros.

Quais os melhores softwares para realizar o cálculo estrutural?

Já sabemos que as inovações tecnológicas chegaram no mercado de trabalho com o intuito de auxiliar as atividades dos mais diversos tipos de profissões existentes, o que não poderia ser diferente no ramo da construção civil.

Devido a complexidade dos projetos arquitetônicos e estruturais, a tecnologia buscar otimizar as tarefas melhorando os resultados e levando o menor tempo possível.

Nesse sentido, surgem os softwares para cálculo estrutural que auxiliam na fluidez do trabalho e na produtividade dos profissionais, atuando na otimização dos processos de projeto.

TQS

O TQS é um software utilizado principalmente, em estruturas de concreto armado e protendido, sendo também usado para calcular estruturas pré-moldadas.

Neste software é possível fornecer informações referentes aos elementos estruturais e as ações que a estrutura irá sofrer (cargas, esforços, fenômenos naturais etc.) de modo a permitir o cálculo e as simulações necessárias.

O TQS possui diversos recursos interessantes de fácil interpretação e que segue as normas padrões nacionais.

Cypecad

O Cypecad trabalha com inúmeras possibilidades, sendo capaz de realizar o cálculo estrutural em sistemas de concreto armado e protendido, pré-moldado e misto de aço e concreto.

Devido a sua versatilidade é possível trabalhar com o cálculo de diversos elementos estruturais, além de receber notificações quando constatadas inconformidades na estrutura.

Eberick

O Eberick se diferencia dos demais softwares por possuir múltiplas funções que variam desde a elaboração da modelagem estrutural até o dimensionamento de estruturas em concreto armado e mistas.

Este software possui uma interface CAD (2D) sendo também possível realizar detalhamentos no ambiente tridimensional.

FTOOL

O FTOOL é um software que trabalha com a análise estrutural no ambiente bidimensional (2D). Nele é possível executar cálculos de estruturas planas a fim de obter de forma rápida, os esforços e deformações de estruturas simples.

Conclusão

Ao longo desse artigo foi possível entender o que é e a importância da realização do cálculo estrutural, compreendendo seus elementos necessários, bem como algumas orientações para sua realização.

Realizar o cálculo estrutural de forma adequada possui importância para a manutenção da segurança da estrutura de uma obra, sendo um fator importante para o projeto estrutural.

A finalidade deste artigo é auxiliar o entendimento a respeito da realização do cálculo estrutural, bem como dar orientações básicas para sua elaboração.

Contudo é indispensável uma pesquisa mais aprofundada, buscando consultar normas e materiais específicos a ele relacionados, sendo fundamental observar as principais necessidades de acordo com o tipo de projeto almejado.

Se você quer saber mais a respeito do cálculo estrutural e de projetos estruturais, entendendo como eles implicam na melhoria da qualidade dos projetos, a Projetou disponibiliza diversos cursos voltados para esta temática.

Estes cursos abordarão questões referentes a elaboração de projetos estruturais, análise estrutural e compatibilização com projetos complementares, te ensinado a dominar softwares que executam os cálculos de estruturas de maneira rápida, fácil e intuitiva.

Dessa forma, você se tornará um profissional especialista no assunto, sendo capaz de elaborar projetos estruturais completos e garantir a segurança, economia e praticidade da obra.