AULA 1 Conceitos Básicos - Metálicas

7/21/2019 AULA 1 Conceitos Básicos - Metálicas

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Prof. Aarão F. Lima Neto

ESTRUTURAS METÁLICAS

Bibliografia: BRAGANA PIN!EIR" # E$tr%t%ra$ Met&li'a$ # E(. E(GAR( BL)C!ER * São Pa%lo+

NB14 ,NBR 8800/2008- # Proeto e E/e'%0ão 1e E$tr%t%ra$ 1e A0o em E1if2'io$ * ABNT+ 3ALTER PFEIL # E$tr%t%ra$ 1e A0o # 4ol. I5 II e III # Li6ro$ T7'. e Cie8t2fi'o$ E1. S.A.

Il1o89 !. Bellei * E1if2'io$ I81%$triai$ em A0o # 5ª E1. # E1itora PINI N"TAS (E AULA # PR"F. PERIL" ,UFPa-

PR"F. "S; !UMBERT" ,U8B-

1. CONCEITOS BÁSICOS

INTRODUÇÃO

SISTEMAS PLANOS:

Treliças:

Esforços Normal em barras e nós:Tração;Compressão.

Para a resolução utilizar as 3 equações da estática.



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INTRODUÇÃO

SISTEMAS PLANOS:

Vigas:

Esforços solicitantes:Cortante (Q);Fletor (M).

Para a resolução utilizar as 3 equações da estática para vigas isostáticas epara as hiperestáticas utilizar o método da equação dos 3 momentos, métodode Cross...

INTRODUÇÃO

SISTEMAS PLANOS:

Pórticos:

Esforços solicitantes:Normal (N);Cortante (Q);Fletor (M).

Para a resolução utilizar as 3 equações da estática para pórticos isostáticase para os hiperestáticos utilizar o método de Cross, dos trabalhos virtuais...



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INTRODUÇÃO

SISTEMAS ESPACIAIS:

Treliças Espaciais:Apenas esforçosnormais (N).

Para a resolução utilizar as 3 equações da estática para treliças isostáticas epara as hiperestáticas utilizar o método dos trabalhos virtuais (mais indicado).

INTRODUÇÃO

SISTEMAS ESPACIAIS:

Pórtico Espacial:

Esforços solicitantes:Normal (N);Cortante (Qy);Cortante (Qz);Fletor (My);Fletor (Mz);Torçor (T).



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INTRODUÇÃO

ESTUDOS DE TRELIÇAS:

Treliças Simples:

Treliças Compostas.

Métodos de resolução de treliças simples e compostas:Método dos Nós;Método de Ritter ou dos momentos;Método de Cremona.

INTRODUÇÃO

ESTUDOS DE TRELIÇAS:

Método dos Nós.Equilíbrio feito de nó a nó.

Método de Ritter.Momento feito seccionado 3

barras da treliça.



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INTRODUÇÃOVantagens da estruturas em aço:

Rapidez na execução;Possibilidade de desmontagem e aproveitamento;Vãos maiores, com seções menores;Menor peso global, reduzindo as solicitações na fundação;Fundações mais econômicas;Maior facilidade para ampliações;Melhor comportam. na presença de ações dinâmicas (ventos e sismos;Possibilidade de ganho de área útil.

Desvantagens da estruturas em aço:

Manutenção periódica para coibir corrosão;Material mais caro;Custo com revestimento à prova de fogo (amianto, gesso, vermiculita...)

INTRODUÇÃOAplicações das estruturas em aço:

Coberturas (treliças e arcos);Edifícios, residências e industrias;Hangares, quadras de esportes e galpões;Pontes e viadutos;Reservatórios (caixas d’água, tanques de combustível, silos...)Torres de transmissão;Indústria Naval.

Tipos de estruturas mais comuns:

Tesoura PRATT ou Treliça Inglesa.



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INTRODUÇÃO


Viga PRATT ou Trave Inglesa.

Treliça Simples.

INTRODUÇÃO

Treliça SHED ou dente-de-serra.


Viga SEMI-PARABÓLICAS ou BOWSTRING.



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CARGAS DE CÁLCULO

NORMAS UTILIZADAS:Padronização de projetistas para adotar as cargas a serem consideradas.

NBR 8800 (NB-14/86) – Projeto de execução de estruturas de aço.NBR 6120 (NB-5/78) – Carga para o cálculo de estruturas.NBR 6123 (NB-5/99) – Forças devidas ao vento em edificações.NBR 8681 (84) – Ações e segurança nas estruturas.

AÇÕES DE CÁLCULO PARA ESTADO LIMITE:Limite da capacidade de carga ou serviço da estrutura. Existemlimites elásticos e plásticos. (ruptura mecânica da estrutura)

ESTADO LIMITE; ESTADO LIMITE ÚLTIMO; ESTADO LIMITE DE UTILIZAÇÃO;

Estados Limites Últimos (ELU)Relacionados ao colapso ou outraforma de ruína que paralise o usoda estrutura

Estados Limites de Utilizaçãoou de serviço (ELS)

Relacionados à durabiblidade,aparência, conforto do usuário euma boa utilização da estrutura

Esgotamento da Capacidade Portante

Perda de Estabilidade

Deormaç!es E"cessivas

#issuração $naceit%vel

Método dos Estados Limites



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Exemplos de Estados Limites

E$ta1o$ Limite$ <ltimo$

Per1a 1a e$tabili1a1e 1e e=%il2brioCola>$o 1a $e0ão tra8$6er$alForma0ão 1e me'a8i$mo$ 8a e$tr%t%ra

E$ta1o$ Limite$ 1e Utili?a0ão

(eforma0@e$ e/'e$$i6a$ 4ibra0@e$ e/'e$$i6a$


Exemplos de Estados LimitesÚltimos




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Flambagem GlobalFlambagem Global

Ruptura da Seção TransversalRuptura da Seção Transversal



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Exemplos de EstadosLimites de UtilizaçãoExemplos de EstadosLimites de Utilização


Desloamentos ExessivosDesloamentos Exessivos



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E!eitos dos Desloamentos

Rotaç"es ExessivasRotaç"es Exessivas

M



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CARGAS DE CÁLCULO

TIPOS DE CARREGAMENTO:

PERMANENTE (G): Peso próprio da estrutura, revestimentos, pisos,acabamentos, paredes permanentes...

VARIÁVEIS (Q): Sobrecarga de ocupação da edificação, móveis,divisórias, ventos, recalque diferencial, variação de temperatura...

EXCEPCIONAIS (E): Explosões, sismos, choque de veículos...

VERIFICAÇÕES DE CARGAS E RESISTÊNCIA:

Cargas aplicadas em relação a resistência do material:

Sd – Solicitação de cálculo;

Rn – Resistência Nominal do material;φφφφ – coeficiente de minoração de resistência do material.

Sd ≤ φφφφ.Rn

VERIFICAÇÕES DE CARGAS E RESISTÊNCIA:

Tensão admissível do material utilizado:

Ɣ – Coeficiente de ponderação das ações; f – Tensão em geral; fcr – Tensão crítica ou de colapso do material.

f.Ɣ ≤ φφφφ.fcr

CARGAS DE CÁLCULO

MARJORAÇÃO DOS ESFORÇOS ATUANTES:

Sd – Solicitação de cálculo;S – Esforço Nominal;Ɣ – Coeficiente de ponderação das ações.

Sd = S. Ɣ



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COMBINAÇÃO DE ESFORÇOS:

CARGAS DE CÁLCULO

Combinação para casos normais:

Combinação para casos excepcionais:

G – Ação permanente;Q – Ação variável;

Q1 – Ação variável predominante;E – Ação excepcional;Ψ – Fator de combinação – Fator estatístico, leva em conta a frequência daocorrência simultânea das cargas;Ψ = 1 – quando Qj é da mesma natureza que Q1; E ações não citadas na tabela.Ɣq1 – Coefic. de ponderação da ação de variação predominante;Ɣg – Coefic. de ponderação da ação permanente.

CARGAS DE CÁLCULO

Coeficientes de ponderação:



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CARGAS DE CÁLCULO

Coeficientes de ponderação:

Tabela 2 da NBR 8800/2008 - Valores dos coeficientes de combinação Ψ0 e de reduçãoΨ 1 e Ψ 2 para as ações variáveis



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CARGAS DE CÁLCULO

EXEMPLO:Uma cobertura e suas cargas atuantes:

Coeficientes de uso normal:Ação permanente – Peso Próprio (PP) - GAções variáveis – Sobre-Carga (SC) - Q1

Vento (V) – Q2

- Ɣg = 1,25 ou 1,0- Ɣq1 = 1,5- Ɣq2 = 1,4

Fatores de combinação:Sobre-Carga (SC) – Ação não encontrada na tab.Vento (V) – pressão dinâmica do vento

- Ψ0 = 0,8- Ψ0 = 0,6

Combinação de ações:

A.PP + SCB.PP + VC.PP + SC + V

CARGAS DE CÁLCULOA. PP + SC

B. PP + V

C. PP + SC + V

•Ação favorável a segurança



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PROPRIEDADES DO AÇO

PROPRIEDADES MECÂNICAS GERAIS

Módulo de Elasticidade: E = 205 GPa

Coeficiente de Poisson: ν νν νa = 0,3

Coeficiente de Dilatação Térmica: ββββa = 12 x 10-6 ºC-1

Peso Específico: Ɣa = 7.700 Kg/m3

PROPRIEDADES DO AÇONorma: pag. 119 e 120



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ALGUNS DOS PERFIS DISPONÍVEIS

PERFIS LAMINADOS:

PERFIL “I”””” E “H”: PERFIL “U”””” E “C”:

CANTONEIRAS DE ABAS IGUAIS E DESIGUAIS:

ALGUNS DOS PERFIS DISPONÍVEIS

PERFIS SOLDADOS:

PERFIS DE CHAPAS DOBRADAS:

PERFIL “U” PERFIL“U” ENRIJ.

PERFIL “L”

FIM

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