3-Ações e Segurança

ESTADOS LIMITES, AES E SEGURANA NAS ESTRUTURAS

Estruturas de Concreto IProf. Geraldo Barros

Prof. Geraldo Barros

Sumrio

1 Estados Limites1.1 Estado Limite ltimo (ELU)1.2 Estados Limites de Servio (ELS)

2 Aes a Considerar

3 Segurana Estrutural3.1 Resistncias de Clculo3.2 Aes e Solicitaes de Clculo3.3 Combinaes de Aes

4 Dimenses Limites4.1 Vigas e Vigas-parede4.2 Pilares e Pilares-parede4.3 Lajes Macias

5 Deslocamentos Limites

6 Controle de Fissurao


1 Estados Limites

Estados que definem impropriedade para o uso da estrutura, por razes de segurana, funcionalidade ou esttica, desempenho fora dos padres especificados para sua utilizao normal ou interrupo de funcionamento em razo da runa de um ou mais de seus componentes.

Para os efeitos da NBR 6118/03 devem ser considerados os ESTADOS LIMITES LTIMOS e os ESTADOS LIMITES DE SERVIO.


1.1 Estado Limite ltimo (ELU) (10.3)

A segurana das estruturas de concreto deve sempre ser verificada em relao aos seguintes estados limites ltimos:

estado limite ltimo de perda do equilbrio da estrutura, admitida como corpo rgido;

estado limite ltimo de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, devido s solicitaes normais e tangenciais, admitindo-se a redistribuio de esforos internos, desde que seja respeitada a capacidade de adaptao plstica definida na seo 14 da NBR 6118, e admitindo-se, em geral, as verificaes separadas das solicitaes normais e tangenciais; todavia, quando a interao entre elas for importante, ela estar explicitamente indicada na referida norma;

estado limite ltimo de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, considerando os efeitos de segunda ordem;


Estado Limite ltimo

estado limite ltimo provocado por solicitaes dinmicas (ver seo 23 da NBR 6118);

estado limite ltimo de colapso progressivo;

outros estados limites ltimos que eventualmente possam ocorrer em casos especiais.


1.2 Estados Limites de Servio (ELS) (10.4)

Estados limites de servio so aqueles relacionados durabilidade das estruturas, aparncia, conforto do usurio e boa utilizao funcional das mesmas, seja em relao aos usurios, seja em relao s mquinas e aos equipamentos utilizados.

A segurana das estruturas de concreto pode exigir a verificao de alguns estados limites de servio, como:

estado limite de formao de fissuras;

estado limite de abertura das fissuras;

estado limite de deformaes excessivas;

estado limite de descompresso;

estado limite de descompresso parcial;

estado limite de compresso excessiva e,

estado limite de vibraes excessivas.

Em construes especiais pode ser necessrio verificar a segurana em relao a outros estados limites de servio no definidos na NBR 6118/03.


2 Aes a Considerar (11.2 a 11.5)

Na anlise estrutural deve ser considerada a influncia de todas as aes que possam produzir efeitos significativos para a segurana da estrutura em exame, levando em conta os possveis estados limites ltimos e os de servio.

AES: so causas que solicitam as estruturas e provocam esforos e/ou deformaes nas mesmas.

As aes a considerar classificam-se, de acordo com a NBR 8681/03 (Aes e Segurana nas Estruturas Procedimento), em:

AES PERMANENTES aes que ocorrem com valores constantes ou de pequena variao em torno de sua mdia, durante praticamente toda a vida da construo. Tambm so consideradas como permanentes as aes que crescem no tempo, tendendo a um valor limite constante.


Aes a Considerar

AES VARIVEIS aes que ocorrem com valores que apresentam variaes significativas em torno de sua mdia, durante a vida da construo.

Cargas acidentais: so as aes variveis que atuam na construo em funo de seu uso (pessoas, mobilirio, veculos, materiais diversos etc.)

ACES EXCEPCIONAIS aes excepcionais so as que tm durao extremamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrncia durante a vida da construo, mas que devem ser consideradas nos projetos de determinadas estruturas. So aes decorrentes de causas tais como exploses, choques de veculos, incndios, enchentes ou sismos excepcionais.


Aes Permanentes

AES PERMANENTES

AES PERMANENTES DIRETAS AES PERMANENTES INDIRETAS

PESO PRPRIO

PESO DOS ELEMENTOS CONSTRUTIVOSFIXOS E DE INSTALAES PERMANENTES

EMPUXOS PERMANENTES


Aes Permanentes

AES PERMANENTES

AES PERMANENTES DIRETAS AES PERMANENTES INDIRETAS

RETRAO DO CONCRETO

FLUNCIA DO CONCRETO

DESLOCAMENTOS DE APOIO

IMPERFEIES GEOMTRICAS

PROTENSO

IMPERFEIES GLOBAIS

IMPERFEIES LOCAIS

MOMENTO MNIMO


Aes Variveis

AES VARIVEIS

AES VARIVEIS DIRETAS AES VARIVEIS INDIRETAS

AES ACIDENTAIS PREVISTAS PARA O USO DA CONSTRUO

AO DO VENTO

AO DA GUA

AES VARIVEIS DURANTE A CONSTRUO


Aes Variveis

AES VARIVEIS

AES VARIVEIS DIRETAS AES VARIVEIS INDIRETAS

VARIAES DE TEMPERATURA

AES DINMICAS


3 Segurana Estrutural

A estrutura de uma edificao considerada segura quando atende, simultaneamente, aos seguintes requisitos:

a) Mantm durante sua vida til as caractersticas originais do projeto, a um custo razovel de execuo e manuteno.

b) Em condies normais de utilizao, no apresenta aparncia que cause inquietao aos usurios.

c) Sob utilizao indevida, deve apresentar sinais visveis deslocamentos e fissuras de aviso de eventuais estados de perigo.


Segurana Estrutural

A segurana de uma estrutura (em relao s aes atuantes F ou resistncia R dos materiais) estudada a partir de valores chamados caractersticos, definidos em funo da probabilidade dos valores encontrados na prtica serem maiores ou menores do que estes valores caractersticos.

Cobre-se a incerteza existente atravs de valores chamados valores declculo, que so os caractersticos minorados do coeficiente de segurana (ou de ponderao).

Esquema do mtodo dos coeficientes parciais (semi-probabilsticos):


3.1 Resistncias de Clculo (12.3)

PRINCPIO: Deve ser introduzida minorao nas resistncias caractersticas, prevendo a possibilidade de ocorrerem resistncias ainda inferiores s fk, em razo de problemas executivos e deficincias nos materiais constitutivos, inerentes prpria natureza das construes de concreto, e de imperfeies no controle tecnolgico.

A resistncia de clculo fd dada por:

Os coeficientes de ponderao so dados na tabela abaixo (Tabela 12.1):

m

kd

ff =


3.2 Aes e Solicitaes de clculo (11.6 e 11.7)

PRINCPIO: Devem ser previstas majoraes, para levar em conta a possibilidade de ocorrncia de valores de esforos maiores que os obtidos da anlise estrutural, por fatores como a impreciso na avaliao de cargas, hipteses aproximadas dos mtodos de clculo, imperfeies geomtricas na execuo das peas, em relao s dimenses originais de projeto, e outras inevitveis imperfeies na execuo.

Segundo a NBR 8681/03 (Aes e Segurana nas Estruturas), item 5.1.2.1, sendo o clculo dos esforos feito em regime elstico linear, uma determinada solicitao de clculo expressa por:

( )= kfd SS


Coeficientes de ponderao das aes no estado limite ltimo (ELU) (11.7.1)


Coeficientes de ponderao das aes no estado limite ltimo (ELU) (11.7.1)


3.3 Combinaes de Aes (11.8)

Um carregamento definido pela combinao das aes que tm probabilidade no desprezveis de atuarem simultaneamente sobre a estrutura, durante um perodo preestabelecido.

A combinao das aes deve ser feita de forma que possam ser determinados os efeitos mais desfavorveis para a estrutura; a verificao da segurana em relao aos estados limites ltimos e aos estados limites de servio deve ser realizada em funo de combinaes ltimas e combinaes de servio, respectivamente.


Combinaes ltimas (Tabela 11.3)


Combinaes ltimas


Combinaes de Servio (Tabela 11.4)


Importante!

Os coeficientes de ponderao no cobrem as seguintes ocorrncias:

Erros de concepo do arranjo estrutural; Erros do clculo da estrutura;

Falhas construtivas;

Falta de fiscalizao e controle de qualidade do projeto e da construo;

Falta de inspeo e manuteno das obras j executadas.


4 Dimenses Limites (13.2)

4.1 Vigas e Vigas-parede

A seo transversal das vigas no deve apresentar largura menor que 12 cm e das vigas-parede, menor que 15 cm. Estes limites podem ser reduzidos, respeitando-se um mnimo absoluto de 10 cm em casos excepcionais, sendo obrigatoriamente respeitadas as seguintes condies:

alojamento das armaduras e suas interferncias com as armadurasde outros elementos estruturais, respeitando os espaamentos e coberturas estabelecidas na NBR 6118/03;

lanamento e vibrao do concreto de acordo com a ABNT NBR 14931.


Dimenses Limites

4.2 Pilares e Pilares-parede

A seo transversal de pilares e pilares-parede macios, qualquer que seja sua forma, no deve apresentar dimenso menor que 19 cm.

Em casos especiais, permite-se a considerao de dimenses entre 19 cm e 12 cm, desde que se multipliquem as aes a serem consideradas no dimensionamento por um coeficiente adicional, de acordo com o indicado na tabela 13.1 da norma e na seo 11. Em qualquer caso, no se permite pilar com seo transversal de rea inferior a 360cm2.


Dimenses Limites

4.3 Lajes Macias

Nas lajes macias devem ser respeitadas os seguintes limites mnimos para a espessura:

a) 5 cm para lajes de cobertura no em balano;

b) 7 cm para lajes de piso ou de cobertura em balano;

c) 10 cm para lajes que suportem veculos de peso total menor ou igual a 30kN;

d) 12 cm para lajes que suportem veculos de peso total maior que 30kN;

e) 15 cm para lajes com protenso apoiadas em vigas, l/42 para lajes de piso biapoiadas e l/50 para lajes de piso contnuas;

f) 16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes-cogumelo.


5 Deslocamentos Limites (13.3)So valores prticos utilizados para a verificao em servio do estado limite de

deformaes excessivas da estrutura.


Deslocamentos Limites


Deslocamentos Limites


6 Controle de Fissurao (13.4)

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