Cargas mortas: características, cálculo, exemplos - Ciência - 2023

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As cargas mortas em uma estrutura representam o peso de todos os elementos que participam de sua construção, e aqueles que se acrescentam posteriormente e permanecem fixos nela.

Eles são os elementos permanentes, incluindo cargas de paredes, telhado, vidro, janelas, colunas, encanamentos, tanques, sistema elétrico, condicionadores de ar e muito mais.

Observe que não estão incluídos pessoas que passam, móveis ou veículos, por se tratarem de cargas que continuam em movimento e são analisadas separadamente. Os últimos são conhecidos como cargas vivas. No entanto, ambos os tipos de cargas, permanentes e transitórias, são consideradoscargas estruturais.

Os engenheiros civis prestam muita atenção a todas as cargas que as estruturas devem suportar, uma vez que devem ser construídas para serem estáveis e mantidas ao longo do tempo. Portanto, no projeto, você deve começar garantindo que a estrutura suporte seu próprio peso.

Em seguida, deve suportar o peso estimado para ser o uso final da estrutura. Além disso, como a construção deve ser segura para os usuários em todos os momentos, pretende-se resistir aos elementos que vão surgindo com o tempo, ou seja, ocargas acidentais, como os causados por terremotos, vento, neve e água.

As cargas mortas fazem parte das cargas gravitacionais, que estão relacionadas ao peso. Qualquer estrutura está sujeita a essas cargas, pois está sempre no meio do campo gravitacional terrestre.

Características de cargas mortas

-A principal carga morta de uma estrutura é o seu próprio peso.

-Trata-se de forças verticais, pois derivam do peso, que é direcionado verticalmente para baixo.

-São cargas permanentes, pois atuam durante todo o tempo em que a construção estiver em pé.

- Considera-se que a magnitude das cargas mortas é constante.

-Seu valor pode ser determinado com bastante precisão conhecendo as dimensões da estrutura e as propriedades dos materiais, como seu peso específico ou densidade. Esses valores são tabulados para cada material.

Como determinar o valor das cargas mortas?

Conhecendo as dimensões e o peso específico do material com o qual a estrutura é feita, é muito fácil avaliar o valor do peso morto. No entanto, as dimensões exatas não são conhecidas com precisão no início do projeto.

Esta é a razão pela qual o designer deve fazer uma estimativa preliminar, com base em sua experiência. Depois disso, revisões e ajustes podem ser feitos, se necessário.

De referir ainda que existem regulamentos estabelecidos em cada país, com requisitos relativos aos materiais e dimensões das estruturas.

Como um guia para o leitor ter uma ideia das cargas mortas em vários tipos de edifícios, estão disponíveis as seguintes quantidades, dependendo do material predominante:

-Madeira: 1,9 - 2,4 kN / m²(40-50 lb / pés²)

-Aço: 2,9 - 3,6 kN / m² (60-75 lb / pés²)

-Concreto reforçado: 5,3 - 6,2 kN / m² (110-130 lb / pés²)

Aço, madeira e concreto são os materiais mais utilizados nas construções modernas.

Observe que as unidades de carga são força por unidade de área. No SI International System, a força é dada em newtons (N), enquanto no sistema britânico é dada em libras (lb) ou libras-força. 1kN é igual a 1000 N.

Para encontrar a carga morta total, em princípio, os pesos individuais de cada elemento são adicionados.

Por meio de uma tabela de densidades ou pesos específicos (ver exemplos a seguir) é possível calcular o peso morto de uma dada estrutura, de acordo com suas dimensões.

Se a estrutura for uma viga, por exemplo, o peso morto é calculado multiplicando o peso específico do material pela área da seção transversal.

No caso de laje maciça, sua espessura é multiplicada pelo peso específico do concreto armado.

Exemplos de cargas mortas

Aqui estão as principais cargas mortas de uma construção:

-Pavements

-Azulejos

-Walls

-Frisos

-Fills

-Walls

- Partições

- Ar condicionado e aquecedores.

- Canalizações e instalações sanitárias e de gás.

- Impulso estático de água e terra.

Pesos específicos de alguns materiais de construção

E aqui estão as gravidades específicas de alguns materiais comuns na construção. Com eles podemos calcular a carga morta de cada estrutura:

-Aço: 77,3 kN / m³ (492 lb / pés³)

-Concreto reforçado: 17,4 kN / m³ (111 lb / pés³)

-Concreto (pedra reforçada): 23,6 kN / m³ (150 lb / pés³)

- Contraplacado: 5,7 kN / m³ (36 lb / pés³)

- Peso normal da alvenaria: 21,2 kN / m³ (13,5 lb / pés³)

- Argila seca: 9,9 kN / m³ (63 lb / pés³)

Exemplo de cálculo: carga morta de uma viga

A viga em T, cujas dimensões são mostradas na figura a seguir, faz parte de uma construção e é feita de concreto armado com pedra.

Para o cálculo da carga morta, utiliza-se o valor do peso específico para esta classe de concreto, multiplicado pela área da seção transversal, conforme indicado acima.

No caso da viga, a carga é dada em força por unidade de comprimento. Observe que é necessário converter previamente de polegadas para pés. O fator de conversão necessário é:

1 pé = 12 polegadas

A viga consiste em duas partes, uma horizontal e outra vertical, cujas contribuições são somadas para encontrar a carga total, que denotaremos como W.

Essas contribuições são calculadas multiplicando a gravidade específica pela área da seção transversal, conforme mostrado abaixo:

w = 150 lb / ft³ (40 x 8 polegadas² + 18 x 10 polegadas²) (1 pé / 12 polegadas)² = 520,83 lb / pés

Observe que a transformação das unidades (1 pé / 12 polegadas)² aparece ao mesmo tempo com o cálculo da carga.

Importância das cargas mortas na segurança

Engenheiros e construtores executam protocolos para garantir a segurança dos edifícios. No entanto, ocorrem acidentes quando as cargas não são distribuídas corretamente.

Salão de Versalhes em Jerusalém

Em 2001, um salão de festivais em Jerusalém, Israel, desabou porque o prédio passou por grandes modificações estruturais. Originalmente, uma parte foi projetada para ter apenas duas histórias e uma terceira foi adicionada posteriormente.

Pouco antes do acidente, paredes foram removidas em um dos andares inferiores, causando rachaduras que anunciaram o desabamento do prédio, que acabou ocorrendo durante um casamento. Como resultado, 23 pessoas morreram e muitos ficaram gravemente feridos.

Lojas Sampoong em Seul, Coreia do Sul

Outro caso de desabamento de uma estrutura devido a mudanças no peso morto ocorreu alguns anos antes do desabamento em Jerusalém.

Era um shopping center em Seul, na Coreia do Sul, no qual cerca de 500 pessoas morreram e mais de mil ficaram feridas, quando o prédio desabou em 1995, um dos maiores desastres na Coreia em tempos de paz.

O edifício sofreu modificações importantes, uma vez que foi originalmente projetado para uso residencial: várias colunas de suporte foram estreitadas para dar espaço a uma escada rolante.

Passado algum tempo, os proprietários decidiram acrescentar mais um piso, destinado a restaurantes, para o qual a instalação de aquecimento foi severamente modificada, através de canalizações de água quente que passavam por baixo do piso do restaurante, bem como dos enormes ares condicionadores instalados no teto.

Essas instalações fazem parte da carga morta de um prédio, mas o projeto original não contemplava esse aumento de 300% na carga, então o prédio, já fragilizado, acabou desabando.

Isso indica a importância de considerar adequadamente as cargas no projeto de um edifício e as consequências de fazer modificações estruturais severas.

Referências

Hibbeler, R. 2012. Structural Analysis. 8º. Edição. Pearson.
Padrão venezuelano. Critérios e ações mínimas para o projeto de construção. Recuperado de: fau.ucv.ve.
Regulamento venezuelano 17-53-2006. Projeto e construção de obras de concreto estrutural. Recuperado de: saavedraonline.files.wordpress.com.
Wikipedia. Desastre do Salão de Versalhes. Recuperado de: es.wikipedia.org.
Wikipedia. Colapso do prédio da loja Sampoong. Recuperado de: es.wikipedia.org.