Aula 01-PEC 1301- Introdução

A01-01PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo

Disciplina: PEC1301 Tópicos Especiais em EstruturasPLANO DE CURSODisciplina: PEC1301-Tópicos Especiais em Estruturas-

ESTRUTURAS METÁLICAS

P f D F i Ad i d A újNúmero de Créditos: 3 créditos - 45 horas aulaProfessor: Dr. Francisco Adriano de Araújo

Turma 01 – Sala de Aula do Laboratório de Solos:Turma 01 Sala de Aula do Laboratório de Solos:horário 6M234 – 07:50hs às 10:35hs

Objetivo: Revisar e ampliar os conhecimentos adquiridos na graduação sobre o cálculo de estruturasadquiridos na graduação sobre o cálculo de estruturas metálicas em aço.


Ementa:- Materiais utilizados nas estruturas metálicas e suas

propriedades;propriedades;- Método dos estados limites pela NBR 8800-2008;

Combinações de ações nos estados limites últimos e- Combinações de ações nos estados limites últimos e de serviços;

- Limites de deslocamentos;- Classificação das estruturas quanto a deslocabilidade;q- Análise estrutural de primeira ordem;- Cálculo das cargas nas estruturas metálicas;Cálculo das cargas nas estruturas metálicas; - Forças do vento em galpões;


-Verificação de esforços resistentes em perfisEmenta (continuação):

Verificação de esforços resistentes em perfislaminados, soldados e dobrados;

Verificação à tração;Verificação à tração;Verificação à compressão;Verificação à flexão simples;Verificação à flexão composta;ç p

- Sistemas de contraventamentos;- Placa de base e chumbador;Placa de base e chumbador;- Ligações com parafusos;

Ligações com soldas;- Ligações com soldas;


Metodologia de Ensino:As aulas serão teóricas expositivas dialogadas comAs aulas serão teóricas expositivas-dialogadas com

apresentação em data show, aplicando as teorias d d ál l l d l ã lestudadas ao cálculo estrutural de um galpão totalmente

metálico e sem ponte rolante, a título de exemplos. Cada aula terá no máximo 88 slides sendo recomen-

dado aos pós-graduandos imprimir e trazê-los para odado aos pós graduandos imprimir e trazê los para oacompanhamento das aulas.

Recomenda se imprimir 4 slides por página frenteRecomenda-se imprimir 4 slides por página, frente e verso.


Procedimentos de Avaliação da Aprendizagem:S ã li d t ê T b lh i di id iSerão aplicados três Trabalhos individuais e uma

Prova individual com consulta as normas e catálogos.OBS.1: Não serão aceitos trabalhos incompletos. OBS.2: O material de consulta não pode ter anotações;p ç ;

Sendo aplicada a seguinte pontuação final:A – Excelente;A Excelente;B – Bom;C S fi i tC – Suficiente;D – Fraco;E – Insuficiente ou reprovado por faltas.


Datas das entregas dos trabalhos:Os mestrandos deverão entregar seus trabalhos no

horário de aula nas seguintes datas:gTrabalho 01: 18 / setembro / 2015;Trabalho 02: 23 / outubro / 2015;Trabalho 02: 23 / outubro / 2015;Trabalho 03: 05 / dezembro / 2015 (sábado).

Data da aplicação da prova:Prova : 05 / dezembro / 2015 (sábado);


BIBLIOGRAFIA BÁSICA:

1. NBR 8800-2008: Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto;*estruturas mistas de aço e concreto;

2. NBR 6123-1988: Forças devidas ao vento em edificações;*edificações;*

3. NBR 6120-1980: Cargas para o cálculo de estruturas de edificações;

4. NBR 14762-2010: Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio;*

5 NBR 6355-2003: Perfis estruturais de aço formados5. NBR 6355 2003: Perfis estruturais de aço formados a frio - Padronização;*


Capítulo 01 - Introdução1 1 Definição1.1 – Definição

O aço é uma liga de ferro (aproximadamente 98%) b (d 0 008% é 2 11%) le carbono (de 0,008% até 2,11%) com elementos

residuais do processo de fabricação (silício, manganês,fósforo e enxofre) e elementos adicionados com o intuito de melhorar as características físicas eintuito de melhorar as características físicas e mecânicas do material, os quais são denominados elementos de liga (alumínio cobre cromoelementos de liga (alumínio, cobre, cromo, molibidênio, níquel, vanádio, e etc) sendo que a adição

ã d i d t l t i dou não de um ou mais destes elementos varia de acordo com a finalidade de utilização deste aço.

A01- 09PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo

1.2 – Vantagens da Utilização das Estruturas M táliMetálicas

• Alívio das fundações;• Alívio das fundações;• Aumento da área útil;

R d ã d d b• Redução do tempo de obra;• Antecipação dos rendimentos;• Reciclagem;• Precisão construtiva;ec são co st ut va;• Compatibilidade com o concreto armado.


1.3 – Desvantagens da Utilização das Estr. Metálicas

• A obra pode custar mais cara do que uma similar em concreto armado;concreto armado;

• A mão-de-obra necessária é mais especializada;• Necessidade de proteção contra incêndio;• Necessidade de proteção contra incêndio; • Falta de tradição na utilização do aço em muitas

iõ d B ilregiões do Brasil;• Em algumas regiões pode ser difícil conseguir

determinados tipos de aços e perfis metálicos;• Viabilidade somente em elementos lineares;;• Pouco enfoque nos cursos de graduação no Brasil.


1.4 – Histórico O i i t i l id ú i dO primeiro material siderúrgico empregado na

construção foi o ferro fundido. A primeira grande obra em ferro fundido foi a ponte de Coalbrookdale sobre o rio Severn na Inglaterra construída em 1779 com vão gem arco de 30metros. Existe até hoje.


Como obras de destaque em aço pode-se citar, t tentre outras:


Obras de destaque em aço


Obras de destaque em aço

N. World Trade CenterInaugurado 03/11/2014 g104 andares e 541m de altura

A01-15

Ob d d

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Obras de destaque aço


Primeiras obras em aço no Brasil


Primeiras obras em aço no Brasil

A01-18

i i difí i i d

PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo

Primeiro edifício em estruturas mistas de aço e concreto de Natal-RN (janeiro 2013).

Ampliação do Natal Shopping


Ampliação do Natal Shopping


Segundo edifício metálico de Natal-RN (fev. 2013)P édi d H d i N ó liPrédio da Hyundai em Neópolis


Prédio da Hyundai em Neópolis (maio 2013)


1.5 – Projeto EstruturalObj ti d j t t t l PFEIL (2009)Objetivos de um projeto estrutural, PFEIL (2009):

• Garantir a segurança estrutural evitando se o• Garantir a segurança estrutural evitando-se o colapso da estrutura;

• Garantir o bom desempenho da estrutura evitando-se a ocorrência de grandes deslocamentos, vibrações g çexcessivas e danos locais (amassamento e fissuração)

A t d j t t t l d idAs etapas de um projeto estrutural podem ser reunidas em três fases:


a) Anteprojeto, ou projeto básico, fase na qual são d fi id i t t t l t i idefinidos o sistema estrutural, os materiais e o sistema construtivo. Ex.: estruturas aporticadas ou contraventadas, aços de alta ou baixa resistência, terças contínuas ou bi-apoiadas e etc.;ç p ;

b) Dimensionamento, ou cálculo estrutural, fase na qual são determinadas as dimensões das seções dos elementos da estrutura e suas ligações. Ex.: gdimensionamento das terças, tesouras, vigas, pilares, contraventos, placas de base, chumbadores,contraventos, placas de base, chumbadores, conexões parafusadas, conexões soldadas e etc.;


c) Detalhamento, fase na qual são elaborados os d h ti d t t t ddesenhos executivos da estrutura contendo as especificações de todos os seus componentes. Ex.: Desenhos para a fabricação, desenhos para a montagem, croquis e etc. São usados softwares como g , qo AutoCAD, SDS, Tecnometal, Tekla e etc.

1.6 – MateriaisDe acordo com o processo de fabricação existemDe acordo com o processo de fabricação existem

três grandes grupos de perfis metálicos:


a) Perfis laminados, obtidos pela operação de laminação a quente em indústrias siderúrgicas Ex :laminação a quente em indústrias siderúrgicas. Ex.: cantoneiras, perfil I, perfil H, ferro redondo, barra h t t D i d f b i t i i dchata e etc. Dois grandes fabricantes nacionais de

perfis laminados são a Gerdau Açominas e a ArcelorMittal (Antiga Belgo Mineira).


b) Perfis soldados, obtidos pela soldagem de tiras de h E fi VS CS CVS PS t Achapas. Ex.: perfis VS, CS, CVS, PS e etc. A norma

brasileira NBR 5884-1980 padronizou três séries de perfis soldados: perfil VS, perfil CS e perfil CVS .


c) Perfis dobrados, obtidos pela dobragem de chapas finas em máquinas dobradeiras ou perfiladeiras: Ex :finas em máquinas dobradeiras ou perfiladeiras: Ex.: cantoneiras, perfil cartola, perfil U, perfil Z, perfil U

ij id t A b il i NBR 6355 2012enrijecido e etc. A norma brasileira NBR 6355-2012 padronizou as seções de alguns perfis dobrados tais como os mostrados na figura abaixo.


A Norma brasileira NBR 8800-2008 trata do dimensionamento de estruturas metálicas constituídasdimensionamento de estruturas metálicas constituídas por perfis laminados e soldados, e em seu anexo Aconstam os principais aços estruturais para estes tiposconstam os principais aços estruturais para estes tipos de perfis e suas propriedades de resistência.

Os aços considerados para a aplicação desta norma devem possuir como resistência máxima ao escoamentop

e relação entre resistência à ruptura e a resistência ao escoamento .resistência ao escoamento .

A norma brasileira que trata do dimensionamento de perfis formados a frio (perfis de chapa dobrada) éde perfis formados a frio (perfis de chapa dobrada) é a NBR 14762-2010.


Na tabela abaixo têm-se alguns dos principais aços utilizados em chapas perfis laminados perfis soldadosutilizados em chapas, perfis laminados, perfis soldadose perfis dobrados.

OBS : Na notação americana o grau do aço é a suaOBS.: Na notação americana o grau do aço é a sua tensão de escoamento em 1KSI = 1000 lbf/in2.


Para efeito de cálculo devem ser adotados os seguintes valores de constantes físicas para os açosseguintes valores de constantes físicas para os aços estruturais, NBR 8800-2008, item 4.5.2.9 pág.13:


1.7 – Estrutura Metálica Foco deste CursoNo mercado brasileiro da construção em aço, há

uma predominância de estruturas de um único u p edo c de es u u s de u ú copavimento, destinadas ao uso comercial e industrial.

Dentro desse importante segmento os galpõesDentro desse importante segmento os galpõeslideram as construções com soluções econômicas e

át i l f i d ã i fi id dversáteis para uma larga faixa de vãos e uma infinidade de aplicações na construção e na indústria, tais como: pequenas fábricas, depósitos, lojas, academias, ginásios cobertos, garagens, supermercados e etc.g , g g , p

Portanto, os galpões serão o foco deste curso.


Exemplos de galpões metálicos:


Exemplos de galpões metálicos:

As pontes rolantes são equipamentos usados para içar cargas, elas se deslocam ao longo do galpão atravésiçar cargas, elas se deslocam ao longo do galpão atravésde vigas metálicas chamadas vigas de rolamento.


Estrutura a ser calculada neste cursoDepósito - modulação de 8m x 24mDepósito modulação de 8m x 24m Local: Natal-RN


Esqueleto metálico do galpão deste curso.


Nomenclatura e exemplos de perfis e chapas






1.8 – Estados Limites: NBR 8800-2008, it 4 6 2 á 14item 4.6.2 pág.14

Estados limites são situações em que a estruturaEstados limites são situações em que a estrutura deixa de atender as finalidades para a qual ela foi projetada seja no aspecto estrutural e/ou no aspectoprojetada, seja no aspecto estrutural e/ou no aspecto funcional.

Para a utilização da NBR 8800-2008 devem ser considerados os estados-limites últimos (ELU) e os ( )estados-limites de serviço (ELS).


Os ELU estão relacionados com a segurança das estruturas em relação à ruína (colapso) quando sujeitaestruturas em relação à ruína (colapso) quando sujeita às combinações mais desfavoráveis de ações previstas em toda sua vida útil durante a construção ou quandoem toda sua vida útil, durante a construção ou quando atuar uma ação excepcional.

Para as verificações dos ELU são utilizados coeficientes de majoração das ações e de minoração da jresistência dos materiais, estes coeficientes refletem a variabilidade dos valores dos carregamentos e dasvariabilidade dos valores dos carregamentos e das propriedades mecânicas dos materiais, alem de outros fatores como as discrepâncias entre o modelo estruturalfatores como as discrepâncias entre o modelo estruturale a estrutura real.


A ruína da estrutura metálica pode ocorrer devido a:a) Perda de equilíbrio como corpo rígido;) q p g ;b) Plastificação total de um elemento ou de uma seção;c) Ruptura de uma ligação ou seção;c) Ruptura de uma ligação ou seção;d) Flambagem;e) R t f die) Ruptura por fadiga.

Os ELS estão relacionados com o desempenho pfuncional da estrutura quando submetida a condições normais de carregamento ou seja sem majoraçãonormais de carregamento, ou seja, sem majoração(cargas de serviços) e incluem:a) Deformações excessivas;a) Deformações excessivas;b) Vibrações excessivas.


1.9 – Ações ou Carregamentos: NBR 8800 2008 item 4 7 pág 15NBR 8800-2008, item 4.7 pág.15

1.9.1 – Introdução e classificação: As ações são as causas que provocam esforços

internos e deformações numa estrutura tais comointernos e deformações numa estrutura, tais como forças e deformações impostas.

No meio técnico é bastante comum se referir asNo meio técnico é bastante comum se referir as ações simplesmente como carregamentos.

As ações a serem consideradas em um projeto estrutural são classificadas pela NBR 8681-2004pquanto a sua variação no tempo em:


Classificação das ações quanto a variação no tempo

a) Ações Permanentes: são ações que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a vidavalores praticamente constantes durante toda a vida útil da construção. Ex.: peso próprio da estrutura metálica peso das telhas de cobertura e fechamentometálica, peso das telhas de cobertura e fechamento,forro, isolamento térmico, peso de alvenarias e revestimentos, e etc.


Classificação das ações quanto a variação no tempob) Ações Variáveis: são ações que podem ocorrer comb) Ações Variáveis: são ações que podem ocorrer com

valores que apresentam variações significativas d rante a ida útil da constr ção entretanto asdurante a vida útil da construção, entretanto as normas fixam valores a serem considerados para estas ações para se simular o carregamento das estruturas. São causadas principalmente pelo uso e p p pocupação da edificação. Ex.: sobrecargas de pisos e coberturas (sobrecarga acidental) cargas decoberturas (sobrecarga acidental), cargas de equipamentos e instalações (sobrecarga de utilidades) vento abalos sísmicos variações deutilidades), vento, abalos sísmicos, variações de temperatura e etc.


Classificação das ações quanto a variação no tempoc) Ações Excepcionais: são ações que em geral têmc) Ações Excepcionais: são ações que em geral têm

duração extremamente curta e probabilidade muito bai a de ocorrência d rante a ida útil da constr çãobaixa de ocorrência durante a vida útil da construção,mas que devem ser consideradas no projeto de determinadas estruturas. Ex.: explosões, choques de veículos, incêndios, sismos excepcionais e etc.p

1.9.2 – Valores das Açõesç

As ações atuantes nas estruturas são quantificadas por seus valores representativos que podem ser:


a) Valores característicos : são valores adotados tê d t i dpor normas e que têm uma determinada

probabilidade, geralmente 5%, de serem ultrapassados ao longo da vida útil da estrutura.

b) Valores convencionais excepcionais: são valores arbitrados para as ações excepcionais;a b t ados pa a as ações e cepc o a s;

c) Valores reduzidos : sãoc) Valores reduzidos : são reduções dos valores característicos das ações variá-veis quando estas são consideradas agindo simultaveis quando estas são consideradas agindo simulta-neamente com outras cargas da estrutura;

li d ál l l b lh


Para a realização do cálculo estrutural se trabalha com valores de cálculo das ações combinadas:

sendo:é a parcela de que considera a variabilidade- é a parcela de , que considera a variabilidade das ações;

- é a parcela de , que considera a simultaneidade de atuação das ações;ç ç

- é a parcela de , que considera os possíveis erros de avaliação dos efeitos das ações seja porerros de avaliação dos efeitos das ações, seja por problemas construtivos (tolerâncias de execução),

j d fi iê i d ét d d ál lseja por deficiência do método de cálculo (modelos aproximados e estimativas conservadoras).


1.9.3 - Coeficientes de ponderação das ações: á 18pág.18



pág.19


1.9.4 – Combinações de Ações ou CarregamentoPara o cálculo das solicitações de projeto as ações

que podem atuar numa estrutura são consideradas q pagindo simultaneamente de forma a produzirem os efeitos mais desfavoráveis à segurança desta estruturaefeitos mais desfavoráveis à segurança desta estrutura. Desde que estas solicitações tenham probabilidade não d í l d t i lt t d tdesprezível de atuarem simultaneamente durante o período de vida útil da estrutura que para efeito de cálculo é de 50 anos.

Dá d bi õ d tA01-52PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo

Dá-se o nome de combinações de carregamento a forma como as ações (carregamentos) são consideradas agindo simultaneamente na estrutura.

P ál l t t l d l ã táliPara o cálculo estrutural de um galpão metálico simples, sem ponte rolante, são considerados apenas quatro tipos de carregamentos básicos:

- é o peso próprio da estrutura metálica no instante em que esta estrutura está sendo calculada, ex. qterças, correntes, contraventos, tesouras, pilares e etc estimados no pré-dimensionamento eetc, estimados no pré dimensionamento e confirmados no dimensionamento;


- é a carga permanente, ex: peso de telhas, isolamento térmico forros e etc (obtidos emisolamento térmico, forros e etc (obtidos em catálogos), estrutura secundária e contraventos descarregando em outras estruturas;descarregando em outras estruturas;

- é a sobrecarga acidental mínima de g0,25kN/m2 na cobertura somada com a sobrecarga das utilidades tais como bandejamento elétricodas utilidades, tais como bandejamento elétrico, esprinkler, ventiladores e etc, caso estas sejam

i 0 05kN/ 2 NBR 8800 2008 it B 5 1superiores a 0,05kN/m2, NBR 8800-2008 item B.5.1pág.112;

- é a força do vento, calculada c/ a NBR 6123-1988;


De acordo com a NBR 8800-2008 item B.3 pág.111a sobrecarga deve ser considerada aplicada a apenasa sobrecarga deve ser considerada aplicada a apenas uma parte da estrutura se o efeito produzido for mais desfavorável que aquele resultante da aplicação dadesfavorável que aquele resultante da aplicação da ação sobre toda a estrutura.


De acordo com o item 2.2.1.4 da NBR 6120-1980 as terças devem ser projetadas para suportar na posiçãoas terças devem ser projetadas para suportar na posição mais desfavorável uma sobrecarga concentrada de 1 0kN l d1,0kN alem da carga permanente.


De acordo com a NBR 8800-2008, item 4.7.7 pág 19 as combinações ultimas de carregamentopág.19, as combinações ultimas de carregamento podem ser classificadas em:) C bi õ últi i d da) Combinações últimas normais - decorrem do uso

previsto para a edificação;b) Combinações últimas especiais - consideram a

atuação de ações variáveis de natureza ou ç çintensidade especial;

c) Combinações últimas de construção - consideramc) Combinações últimas de construção - consideram a possibilidade de ocorrência de ELU na fase de

t ã ( t t i t dconstrução (comum em estruturas mistas de aço e concreto antes do concreto endurecer);


d) Combinações últimas excepcionais – consideram t ã d õ i i da atuação de ações excepcionais que podem

provocar efeitos catastróficos;

Neste curso serão consideradas apenas as combinações últimas normais, pois para o cálculo de galpões metálicos raramente são necessários os outros g ptipos de combinações últimas.


Em cada combinação devem estar incluídas as ações permanentes e a ação variável principal comações permanentes e a ação variável principal, com seus valores característicos ponderados e as demais ações variáveis consideradas secundárias com seusações variáveis, consideradas secundárias, com seus valores reduzidos de combinação devidamente ponderados.

Para cada combinação última normal aplica-se aPara cada combinação última normal aplica se a expressão geral:


onde:- é a ação total combinada para o dimensionamento da estrutura;da estrutura;

- é o número total de ações permanentes;- é o coeficiente de ponderação da i-ésima ação permanente obtido da tabela 1 da NBR8800 2008;permanente, obtido da tabela 1 da NBR8800-2008;- é o valor característico da i-ésima ação çpermanente;

é fi i d d ã d ã iá l- é o coeficiente de ponderação da ação variável principal, obtido da tabela 1 da NBR8800-2008;


onde:- é o valor característico da ação variável principal;p p ;

- é o número total de ações variáveis;- é o coeficiente de ponderação da j-ésima ação variável secundária obtido da tabela 1;variável secundária, obtido da tabela 1;

- é o fator de combinação da j-ésima ação variável ç j çsecundária, obtido da tabela 2;é l í i d j é i ã iá l- é o valor característico da j-ésima ação variável secundária;

d l áli l


No caso de galpões metálicos sem ponte rolante se consideram as seguintes combinações últimas normais:


Combinações para os ELS: NBR 8800-2008 item 4.7.7.3 pág.21p gAs combinações de serviço são classificadas de d f ê i d t ã t tacordo com sua frequência de atuação na estrutura em:

Quase permanentes – avaliam as deformações para efeitos de longa duração;

Frequentes – avaliam as deformações reversíveis na q çestrutura;

Raras – avaliam as deformações irreversíveis naRaras avaliam as deformações irreversíveis na estrutura;


Expressão geral das combinações quase permanentes

- é o fator de redução que estima os valores quaseé o fator de redução que estima os valores quase permanentes das ações variáveis;


No caso de galpões metálicos a combinação quaset é tili d ifi ã dpermanente é utilizada para a verificação do

deslocamento resultante máximo em vigas e tesouras de coberturas em geral, exceto para o caso de cobertura com inclinação inferior a 5% e no caso da çexistência de forros frágeis:


Expressão geral das combinações freqüentes de serv.

é f t d d ã ti l f ü t- é o fator de redução que estima o valor freqüenteda ação variável principal;

- é o fator de redução que estima os valores quase permanentes das ações variáveis secundárias;


No caso de galpões metálicos a combinação frequente é utilizada para a verificação do q p çdeslocamento resultante em vigas e em tesouras de cobertura para telhados com inclinação inferior a 5%cobertura para telhados com inclinação inferior a 5%.


Expressão geral das combinações raras de serviço

- é o fator de redução que estima o valor frequente da j ésima ação variável secundária;da j-ésima ação variável secundária;


Para galpões metálicos a combinação rara dePara galpões metálicos a combinação rara de serviço é utilizada para a verificação do deslocamento resultante máximo tanto em terças de cobertura quanto em vigas ou tesouras de cobertura q gcom forros frágeis:

A combinação rara de serviço é utilizada ç çpara a verificação do deslocamento resultante máximo em vigas ou tesouras de cobertura com forros frágeis:em vigas ou tesouras de cobertura com forros frágeis:


A bi ã d i é tili dA combinação rara de serviço é utilizada para a verificação do deslocamento vertical máximo entre os tirantes da travessa de fechamento:

A combinação rara de serviço é utilizada para a verificação do deslocamento horizontal máximo das travessas de fechamento, das colunas de vento e pilarestravessas de fechamento, das colunas de vento e pilares do galpão, assim como o deslocamento máximo das terças na direção perpendicular a cobertura:terças na direção perpendicular a cobertura:


1.10 - Limites de Deslocamento: NBR 8800-2008, anexo C pag.117p g

Para vigas bi-apoiadas L é o vão teórico entre apoios ePara vigas bi-apoiadas L é o vão teórico entre apoios e para vigas em balanço L é o dobro do vão teórico. S d H lt t t l d il d l d tSendo H a altura total do pilar ou da coluna de vento. OBS.: A norma permite contraflecha .


1.11 – Resistências: NBR 8800-2008, item 4.8 pág.22A i tê i d t i i ã t dAs resistências dos materiais são representadas

pelos valores característicos, , definidos como aqueles que, em um lote de material, têm apenas 5% de probabilidade de não serem atingidos. p g

Para as estruturas metálicas , a depender do estado limite último em análise ou será a tensão limiteestado limite último em análise, ou será a tensão limite de escoamento, , ou a tensão de ruptura do aço, .

-ELU de escoamento ou instabilidade ou flambagem;

-ELU de ruptura;

A i ê i d ál l d é d fi idA01- 72PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo

A resistência de cálculo da estrutura é definida como: onde:

- é o coef. de ponderação da resist.;

- é a parcela de que considera a variabilidade da resistência dos materiais envolvidos ;da resistência dos materiais envolvidos ;

- é a parcela de que considera a diferença entre a resistência do material no corpo-de-prova e na estrutura;

- é a parcela de que considera os desvios d t ã i õ f itgerados na construção e as aproximações feitas

em projeto para as resistências;


Os valores dos do aço estrutural, , do concreto, e do aço das armaduras, , são apresentados na , ç , , p

tabela 3 pág.23 da NBR 8800-2008 para o ELU.


1.12 – ANÁLISE ESTRUTURALNBR 8800 2008 It 4 9 á 24NBR 8800-2008 Item 4.9 pág.24

1 12 1 Generalidades1.12.1 - GeneralidadesO objetivo da análise estrutural é determinar os

efeitos das ações na estrutura, visando efetuar verificações de estados-limites últimos e de serviço e ç çassim comprovar a segurança da estrutura e seu funcionamento adequadofuncionamento adequado.

Antigamente – cálculos manuais;H j ál l t ti d STRAP SAPHoje – cálculos automatizados: STRAP, SAP,

Metálica 3D e etc;


1.12.2 – Tipos de Análise Estrutural

Tipos de análise estrutural quanto ao comportamento mecânico do material:pa) Análise estrutural elástica - diagrama tensão-

d f li É i id !deformação linear. É sempre permitida!

X


b) Análise estrutural plástica - o diagrama tensão-deformação pode ser rígido plástico oudeformação pode ser rígido-plástico, ou elastoplástico perfeito, ou elastoplástico não-linear.

Quando o material de um determinado elementoQuando o material de um determinado elemento estrutural entra em regime plástico passa a ocorrer a

di t ib i ã d f d i l tre-distribuição de esforços para os demais elementos estruturais da vizinhança ainda não plastificados.


Tipos de análise estrutural quanto aos efeitos dos deslocamentos sobre os esforços internos:deslocamentos sobre os esforços internos:a) Análise estrutural linear geométrica, ou análise

i i é d f ide primeira ordem - é quando os esforços internos são obtidos com base na geometria indeformadada estrutura;


b) Análise estrutural não-linear geométrica, ou análise de segunda ordem é quando os esforçosanálise de segunda ordem - é quando os esforços internos são obtidos com base na geometria d f d d t tdeformada da estrutura.

Considerando-se os efeitose


Na prática, o efeito global de segunda ordem é responsável pela amplificação dos esforços queé responsável pela amplificação dos esforços que ocorre devido à consideração do equilíbrio da estrutura

fi ã d l dem sua configuração deslocada.


Enquanto o efeito local é responsável pela amplifi-cação dos esforços que ocorre devido às imperfeiçõescação dos esforços que ocorre devido às imperfeições geométricas iniciais, que são resultado das tolerâncias d d li h t d t t f b i ãde desalinhamento das estruturas na fabricação e na montagem.


A análise de segunda ordem deve ser usada sempre que os deslocamentos afetarem de forma significativaque os deslocamentos afetarem de forma significativa os esforços internos.

A NBR 8800-2008 estabelece os critérios que tornam obrigatória ou facultativa a realização da análise de segunda ordem tomando por base o grau de g p gdeslocabilidade da estrutura (assunto da próxima aula).


1.12.3 - Classificação das Estruturas Quanto ao Sistema de ContraventamentoSistema de Contraventamento

Quanto ao sistema de contraventamento as t t d l ifi d b t testruturas podem ser classificadas em subestruturas

de contraventamento e elementos contraventados.As subestruturas de contraventamento são

estruturas que possuem grande rigidez para resistir a es u u as que possue g a de g de pa a es s aações horizontais e são responsáveis pela estabilidade lateral da edificaçãolateral da edificação.

Sendo os elementos contraventados aqueles que ã ti i d i t i t t õnão participam dos sistemas resistentes as ações

horizontais.


Exemplos de subestruturas de contraventamento:a) pórticos rígidos em forma de treliças em edifícios de

múltiplos andares em aço.p


b) as paredes de cisalhamento dos núcleos rígidos em subestruturas de contraventamento

concreto das caixas de escada e elevadores em edifícios de múltiplos andares em aço.p ç

b t t d t t t


subestruturas de contraventamento

c) pórticos nos quais a estabilidade é assegurada pela rigidez à flexão das barras e pela pcapacidade de transmissão detransmissão de momentos nas li õligações.


No caso de um galpão metálico simples pode-se ter:

Na direção transversal - pilares engastados na fundação e aporticados com a tesoura;fundação e aporticados com a tesoura; Na direção longitudinal - pilares rotulados na f d ã t t ti i f dfundação e contraventos verticais em forma de pórticos rígidos treliçados.


Trabalho 01:Aula 01: questão 01Aula 01: questão 01

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Aula 01-PEC 1301- Introdução