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trabalho de aço e madeira
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ESTRUTURAS
de AO
e MADEIRA
Prof. Laga1
2PROGRAMA DE DISCIPLINA ESTRUTURAS DE AO E MADEIRA 1 SEMESTRE 2014
SEMANA DIA/MES CONTEDO PROGRAMTICO BIBLIOGRAFIA
1 10/Fev a 14/Fev
Ferro e Ao: Ao estrutural, propriedades, produtos siderrgicos / perfis
soldados, dobrados e laminados. Norma NB 8800. Apostila de Estruturas de
Madeira para resumo.
Exerccios a critrio do professor.
Apostila de Estruturas de Madeira.
2 17/Fev a 21/Fev
Ferro e Ao: Ao estruturas, propriedades, produtos siderrgicos / perfis
soldados, dobrados e laminados. Apostila de Estruturas de Madeira para
resumo.
Exerccios a critrio do professor.
Apostila de Estruturas de Madeira.
3 24/Fev a 28/Fev
Propriedades Geomtricas de Figuras Planas. Centroide; Momento Esttico;
Momento de Inrcia; Mdulo de Resistncia e Raio de Girao; Translao de
eixos; Teorema dos Eixos Paralelos (Steiner). Exerccios.
Hibbeler: Anexo A.
Exerccios A1; A2; A3; A4.
4 3/Mar a 7/MarCaractersticas Geomtricas de Perfis Sistemas Estruturais. Critrios de
Dimensionamento; Norma NB 14; Mtodo dos Estados Limites. Exerccios
5 10/Mar a 14/Mar Peas Tracionadas: Dimensionamento; rea bruta e rea lquida. Exerccios.
6 17/Mar a 21/Mar Peas Tracionadas: Ligaes parafusadas: dimensionamento. Exerccios.
7 24/Mar a 28/Mar Peas Tracionadas: Ligaes soldadas: dimensionamento. Exerccios.
8 31/Mar a 4/AbrPeas Comprimidas: Flambagem: Carga crtica de flambagem; Uso de tabelas.
Dimensionamento; Exerccios.
9 7/Abr a 11/AbrPeas Comprimidas: Flambagem local e global; perda de estabilidade;
deformao; Uso de tabelas. Dimensionamento. Exerccios.
10 14/Abr a 18/AbrPeas Fletidas. Dimensionamento a flexo; dimensionamento ao
cisalhamento).
11 21/Abr a 25/Abr Mezanino metlico: Dimensionamento.
12 28/Mar a 2/MaiCobertura metlica: Dimensionamento; Ao do vento em estruturas (NBR
6123).
13 5/Mai a 9/Mai Cobertura metlica: Dimensionamento.
14 12/Mai a 16/Mai Cobertura metlica: Dimensionamento.
15 19/Mai a 23/Mai AVALIAO AV1 e entrega do resumo de Estruturas de Madeira
16 26/Mai a 30/MaiReviso Avaliao AV1.
Peas Fletidas. Dimensionamento
17 2/Jun a 6/Jun AVALIAO AV2 Integrada
18 9/Jun a 13/Jun Reviso da Avaliao AV2.
19 16/Jun a 20/Jun AVALIAO AV3 Integrada
20 23/Jun a 27/Jun Reviso da Avaliao AV2.
3Bibliografia bsica:
BELLEI, Ildony H. Edifcios Industriais em Ao. 2.ed.: Projeto e Clculo, So Paulo, Pini, 1998.
MOLITERNO, A. Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira, 2 edio So Paulo,
Edgard Blcher, 1982
Bibliografia complementar:
SSSEKIND, Jos Carlos. Curso de Anlise Estrutural: Processo de Cross, 4.ed. Porto Alegre, Globo,
1980. v.3.
TIMOSHENKO, S. P. Resistncia dos Materiais , Rio de Janeiro, Livros Tcnicos e Cientficos, 1971.
4Aula 1
I N T R O D U O
5O F e r r o
Os primeiros usos do ferro aconteceram, aproximadamente, 8000 anos atrs, em civilizaes tais como a do Egito, da Babilnia, da ndia e, mais tarde a dos fencios e dos etruscos.
Essas civilizaes, usaram o ferro apenas como adornos, na construo de armas e tambm para fins pacficos, na confeco de ferramentas agrcolas.
O uso do ferro em escala industrial s teve lugar em meados do sculo XIX, decorrente da Revoluo Industrial na Inglaterra, Frana e Alemanha.
A primeira obra importante construda em ferro foi a ponte sobre o rio Severn, na Inglaterra, em 1779.
Com a inveno do ao laminado, no sculo XIX , desenvolveram as grandes estruturas, como o Palcio de Cristal em Londres, em 1851. Em Portugal em 1877 , foi construda a ponte Maria Pia.
6Em 1883 foi inaugurada em Nova York a ponte pnsil de Brooklin, com 487 metros de comprimento e 20000 toneladas de metal projeto de John August Roebling .
Na Frana, Alexandre Gustave Eiffel constri em 1889 a torre que tomou seu nome, para a Exposio Universal de Paris, com 300 metros de altura e 7700 toneladas de perfis metlicos.
7No Brasil o uso do ferro est relacionada com sua histria.
Em 1590 Afonso Sardinha instalou perto de Sorocaba dois engenhos de fabricao de ferro.
Em 1808, com a vinda de D. Joo VI ao Brasil, originou a instalao da Real Fbrica de Ipanema, em Sorocaba, sob a orientao de tcnicos europeus Varnhagem e Eschwege.
No incio do sculo XX foram surgindo novas usinas. Em 1918 j existia cerca de uma dezena funcionando.
Em 1941 criada, por Getlio Vargas, a Companhia Siderrgica Nacional em Volta Redonda.
8 Telhados
Edifcios industriais e comerciais.
Hangares
Pontes e viadutos
Torres
Aplicaes das Estruturas Metlicas
Guindastes
Escadas
Mezaninos
Pontes rolantes
Indstria naval e aeronutica
Passarelas
91961 - Edifcio Avenida Central, no Rio de Janeiro.
1969 Parque Anhembi , em So Paulo
1937 - Ponte Golden Gate, em So Francisco, nos Estados Unidos.
1913 Viaduto Santa Ifignia, em So Paulo.
Construes em Estrutura Metlica
10
So Paulo, SP 13 de dezembro de 1969 70 mil m
11
So Paulo, SP 13 de dezembro de 1969 70 mil m 25 guindastes
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Aplicaes das Estruturas Metlicas
13
Aplicaes das Estruturas Metlicas
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Aplicaes das Estruturas Metlicas
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Aplicaes das Estruturas Metlicas
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Aplicaes das Estruturas Metlicas
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Construes em Estruturas Metlica
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TIPOS DE METAIS
METAIS
NO FERROSOS
ALUMNIO
COBRE
METAIS PESADOS
CHUMBO
NQUEL
ZINCO
MERCRIO
FERROSOS FERRO
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O PROCESSO SIDERRGICO
o processo de obteno do ao, desde a chegada do minrio de ferro at o produto final a ser utilizado no mercado, em diferentes setores;
AO
Liga metlica composta principalmente de ferro e carbono.
% Carbono Resistncia Ductilidade
Mecnica Soldabilidade
Aos de baixo carbono: C 0,3%
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O ao produzido, basicamente, a partir de minrio de ferro, carvo e cal.
A fabricao do ao pode ser dividida em quatro etapas:
1. Preparao da carga
2. Reduo
3. Refino
4. Laminao
O Processo Siderrgico
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1. Preparao da carga
O carvo processado na coqueria e transforma-se em coque.
Grande parte do minrio de ferro (finos) aglomerada utilizando-se cal e finos
de coque.
O produto resultante chamado de sinter.
2. Reduo
Essas matrias-primas, agora preparadas, so carregadas no alto forno.
Oxignio aquecido a uma temperatura de 1000C soprado pela parte de baixo
do alto forno.
O carvo, em contato com o oxignio, produz calor que funde a carga metlica e
d incio ao processo de reduo do minrio de ferro em um metal lquido: o
ferro-gusa.
O gusa uma liga de ferro e carbono com um teor de carbono muito elevado.
O Processo Siderrgico
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O Processo Siderrgico
3. Refino
Aciarias a oxignio ou eltricas so utilizadas para transformar o gusa lquido ou
slido e a sucata de ferro e ao em ao lquido.
Nessa etapa parte do carbono contido no gusa removido juntamente com
impurezas.
A maior parte do ao lquido solidificada em equipamentos de lingotamento
contnuo para produzir semi-acabados, lingotes e blocos.
4. Laminao
Os semi-acabados, lingotes e blocos so processados por equipamentos
chamados laminadores e transformados em uma grande variedade de produtos
siderrgicos, cuja nomenclatura depende de sua forma e/ou composio
qumica.
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25
Materiais
PROPRIEDADES FSICAS DO AO CONSTANTES FSICAS
Mdulo de Elasticidade E = 20.000 kN/cm2
Mdulo de Elasticidade Transversal G = 7.700 kN/cm2
Coeficiente de Poisson = 0,3
Massa Especfica = 7850 kg/m3
Coeficiente de Dilatao Trmica = 1,2 x 10-5 C
26
TENSO x DEFORMAO
O diagrama Tenso x Deformao obtido por meio de ensaio de trao em corpos-de-prova padronizados, em que se define a resistncia ao escoamento (fy) e a resistncia a ruptura (fu).
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P R O P R I E D A D E S D O S A O S E S T R U T U R A I S
Resistncia a propriedade que tem um elemento construtivo de se opor ruptura, quando solicitado por esforos externos.
Rigidez a propriedade que tem um elemento construtivo de se opor s deformaes.
Ductibilidade a capacidade do material de se deformar sob a ao de cargas.
Fragilidade o oposto da ductibilidade. Os aos podem ter caractersticas de elementos frgeis em baixas temperaturas ambientes.
Resilincia a capacidade do material absorver energia mecnica em regime elstico.
Tenacidade a capacidade do material de absorver energia mecnica com deformaes elsticas e plsticas.
Dureza Resistncia ao risco ou abraso.
Fadiga Resistncia a carregamentos repetitivos.
28
1MPa = 106 N/m2 = 1000 kN/m2 = 10,2 kgf/cm2 = 145 PSI
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Principais Tipos de Ao
Anexo A da NBR 8800:2008
MR-250 (ASTM A-36)
fy = 250 MPa (escoamento)
fu = 400 MPa (ruptura)
% mx C = 0,26%
AR-350 (ASTM A-572 Gr50)
fy = 350/345 MPa (escoamento)
fu = 450 MPa (ruptura)
% mx C = 0,23%
% mx Mn= 1,35%
Ao estrutural comum
Ao de alta resistncia mecnica e baixa liga
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Anexo A da NBR 8800:2008
AR-350 COR (ASTM A-588/COR 500)
fy = 350/345 MPa (escoamento)
fu = 450 MPa (ruptura)
% mx C = 0,17%
% mx Mn = 1,20%
% mx Ni = 0,40%
Si, Cr, Mo, Cu, V, Mb
Ao de alta resistncia mecnica, baixa liga, e elevada resistncia corroso atmosfrica (patinvel)
Principais Tipos de Ao
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Tipos de Produtos
Produtos Siderrgicos
Perfis Laminados
Barras e Chapas
Perfis cantoneira L, I, H e U.
Produtos Metalrgicos
Perfis Soldados e
de Chapa Dobrada.
Produtos Siderrgicos
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PERFS
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Produtos Metalrgicos
PERFIS COMPOSTOS POR CHAPAS DOBRADAS OU SOLDADAS
Perfis de Chapa Dobrada
OBSERVAO: No cobertos pela NBR-8800.
Cobertos pela NBR-14672.
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Metalrgicos
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ELEMENTOS DE LIGAO
PARAFUSOS, PORCAS E ARRUELAS
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LEMBRE-SE: Para cada trabalho tem uma ferramenta adequada!!!
ELEMENTOS DE LIGAOPARAFUSOS, PORCAS E ARRUELAS
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ELEMENTOS DE LIGAOPARAFUSOS, PORCAS E ARRUELAS
LEMBRE-SE: Para cada trabalho tem uma ferramenta adequada!!!
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PARAFUSOS
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sextavada
PORCAS
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ARRUELAS
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ELEMENTOS DE LIGAOSOLDAGEM
Soldagem um processo de unio rgida de duas ou mais partes metlicas, com ou sem a adio de material de enchimento, atravs do fornecimento de energia a regio adjacente zona que est sendo unida, de modo a provocar uma interfuso entre as partes.
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DIMENSIONAMENTO SEGUNDO A NBR-8800:2008
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O dimensionamento de perfis metlicos parte da premissa de que os esforos
resistentes devem sempre ser superiores aos solicitantes para garantir a
estabilidade da estrutura. As solicitaes so dados conhecidos nos problemas de
dimensionamento sendo que a parcela a ser determinada a fora resistente, que
varia de acordo com o tipo de solicitao e com o tipo de seo estudada.
O dimensionamento das peas metlicas est subdividido para cada um dos
esforos analisados (trao, compresso, flexo e corte). O dimensionamento feito
de acordo com o que proposto pela NBR-8800:2008.
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REGRA BSICA DE DIMENSIONAMENTO
Item 4.6.3.2 da NBR-8800:2008
Sd Rd
Sd : Solicitao de Clculo.
Rd : Resistncia de Clculo.
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DIMENSIONAMENTO e EXECUO
O dimensionamento e execuo de uma estrutura pressupe o atendimento s funes para os quais foi concebida, considerando sua vida estimada.
Devem ser verificadas:
Condies de segurana (Estado Limite ltimo);
Condies de desempenho em uso (Estado Limite de Servio);
Garantia das condies de durabilidade com custos compatveis.
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DIMENSIONAMENTO e EXECUO
Os Estados Limites ltimos esto relacionados ao colapso total ou parcial da estrutura, o que compromete a segurana dos usurios, e esto associados ao esgotamento da capacidade resistente, instabilidade e perda de equilbrio.
Os Estados Limites de Utilizao esto relacionados a deficincia no desempenho para as condies de utilizao, como por exemplo, deformaes e vibraes excessivas.
No Brasil, os cdigos de projeto adotam o mtodo dos estados limites como critrio de projeto. As aes so majoradas e combinadas adequadamente e as resistncias dos materiais so divididas por coeficientes parciais de modo a garantir a segurana estrutural.
A NBR 8681:2003 a norma de aes de segurana que serve de referncia para as demais normas de projeto estrutural, incluindo a NBR 8800:2008.
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DIMENSIONAMENTO e EXECUO
A durabilidade das estruturas de ao est fortemente ligada ao desenvolvimento de processos corrosivos e eficiente (pintura, galvanizao, usos de aos de alta resistncia corroso).
A exposio a temperaturas elevadas, provocadas pela ao do fogo em situao de incndio, outro fator que pode compromete a durabilidade da estrutura ou at provocar seu colapso.
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ESTRUTURA E SEUS ELEMENTOS
Estrutura a parte ou conjunto de partes de uma construo que se destina a receber cargas.
Elementos de uma construo
blocoBarraslida
Barraconformada
Folha ou placa
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Classificao dos Elementos de Acordo com a Carga