ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETOportalclubedeengenharia.org.br/arquivo/1475619163.pdf · PALESTRA TÉCNICA ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO Prof. Marcos Alberto Ferreira da

Prof. Marcos Alberto Ferreira da Silva

ESTRUTURAS MISTAS DE

AÇO E CONCRETO

PALESTRA TÉCNICA

ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO

Prof. Marcos Alberto Ferreira da Silva

Rio de Janeiro, 2016

Qual o sistema estrutural mais adequado para a minha obra?

ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos


Qual o sistema estrutural mais adequado para a minha obra?

Concreto Armado

Concreto Protendido

Estrutura Metálica

Alvenaria Estrutural

Estrutura de Madeira

ESCOLHA DO SISTEMA CONSTRUTIVO


Qual o sistema mais adequado?

Decisão tomada "com base nas

necessidades da obra e nas

características de cada sistema".

Analisar o maior número possível de

aspectos representativos da obra.



Priorizar as características mais

importantes e também as desejáveis.


JAMAIS COMPARAR O CUSTO

DIRETO DOS INSUMOS.

SEMPRE COMPARAR A

RELAÇÃO CUSTO-BENEFÍCIO.



Sistema formado por elementos

mistos de aço e concreto


Solução econômica e racional para o

sistema estrutural de edifícios de

múltiplos pavimentos.


Estruturas de Concreto Armado: vigas,

pilares e lajes são constituídas por concreto

de qualidade estrutural e barras de aço

(armadura) adequadamente dimensionadas e

detalhadas, imersas no concreto simples.

Estruturas Metálicas: vigas e pilares

são perfis laminados, soldados ou formados

a frio, adequadamente dimensionados, cuja

união é feita pelas ligações, que podem

ser soldadas ou parafusadas.


Estruturas Híbridas: elementos estruturais de

diferentes materiais compondo a mesma

estrutura; trabalham independentes.


Pilares e vigas

de aço. Núcleo

de C.A.

Estrutura de cobertura

em aço e pilares de

concreto armado.


Formados pela combinação de perfis

de aço e concreto estrutural de forma

que os materiais “trabalhem

conjuntamente” para resistir aos

esforços solicitantes, visa aproveitar

as vantagens de cada um deles.

ELEMENTOS MISTOS AÇO-CONCRETO


Existem diversas maneiras de fazer com

que o perfil de aço trabalhe em conjunto

com o concreto.

COMO GARANTIR O COMPORTAMENTO MISTO?

A interação aço-concreto pode ser

mecânica, a partir da utilização de

conectores de cisalhamento, mossas,

saliências, etc, ou por atrito.

COMO GARANTIR O COMPORTAMENTO MISTO?


“Deve-se garantir que os dois materiais se

deformem como um único elemento”.


QUAL A ORIGEM DOS ELEMENTOS MISTOS?

Surgiram da necessidade de

proteção dos perfis de aço contra a

ação do fogo e da busca por maior

rigidez destes elementos.

Devido à crescente utilização, critérios

para dimensionamento e verificação

desses elementos foram incorporados

às normas técnicas.


Os elementos mistos podem ser:

Vigas Mistas

Lajes Mistas

Pilares Mistos

Treliças Mistas

Pisos Mistos

TIPOS DE ELEMENTOS MISTOS

VIGAS MISTAS

A viga mista é composta por um perfil I unido à laje

de concreto por conectores de cisalhamento, os quais

podem ser do tipo pino com cabeça (stud bolt) ou em

perfil U.


Pino com cabeça (stud bolt) Perfil U

Os conectores de cisalhamento são dimensionados

para o fluxo de cisalhamento longitudinal entre a

seção de momento máximo e momento nulo.



Outros tipos de conectores – não previstos

pelas normas brasileiras

Referente ao processo construtivo das

vigas mistas, pode-se ter:

Sistema escorado.

Sistema não escorado.


Processos construtivos das vigas mistas

Sistema não Escorado: em construções não

escoradas a viga de aço isolada deve ser

dimensionada para as cargas de construção

(peso do concreto e sobrecarga

construtiva); antes da cura do concreto.



Sistema Escorado: Já para as construções

escoradas, apenas as verificações após a

cura do concreto são necessárias, uma vez

que o perfil de aço praticamente não tem

solicitação até a retirada do escoramento.

Exemplos vigas mistas



Exemplos vigas mistas


Vigas mistas: exemplos de utilização



Qual a maior vantagem da viga mista?

O aumento na resistência e na rigidez

pela associação dos elementos de aço

e de concreto permite reduzir a altura

da viga, sendo esta uma das grandes

vantagens proporcionadas pelas vigas

mistas.



Em fase de pré-dimensionamento.....

LAJE MISTA

Laje mista é um elemento que se utiliza de formas

permanentes nervuradas de aço. A forma metálica

deve ser capaz de transmitir o cisalhamento na

interface aço-concreto garantindo o trabalho misto.



A solidarização entre o aço e o concreto pode ser

mecânica, a partir da utilização de conectores de

cisalhamento, saliências, mossas, etc, ou por atrito

gerado pelo confinamento do concreto em formas

reentrantes.

Exemplos lajes mistas




Dentre as vantagens advindas do uso de lajes com

fôrma de aço incorporada estão:

A fôrma de aço substitui as armaduras de tração;

Elimina a utilização de fôrmas de madeira;

Reduz a necessidade de escoramentos;

A fôrma de aço pode servir de plataforma de

trabalho nos andares superiores e proteção

aos operários em serviço nos andares

inferiores;


As fôrmas de aço são leves, de fácil manuseio

e instalação;

O uso de fôrmas de aço facilita a execução das

diversas instalações e a fixação de forros.



Lajes com forma

de aço incorporada

http://www.colaborante.pt/files/estudos/48dd05e6e4b24.jpg

http://www.colaborante.pt/files/estudos/48dd05e6e4b24.jpg

PILARES MISTOS

Perfis de aço revestidos ou preenchidos com

concreto de qualidade estrutural. Em função da

disposição do concreto na seção mista, os pilares

mistos podem ser classificados em:

Preenchidos: concreto no interior de um tubo de

aço.

Revestidos: concreto envolvendo totalmente os

perfis de aço.

Parcialmente revestidos: concreto envolvendo

parcialmente os perfis de aço.



Exemplos pilares mistos

Pilares mistos preenchidos

São constituídos de perfis metálicos, comumente

tubulares ou retangulares preenchidos com

concreto. Não há a necessidade da utilização de

formas e armaduras, sendo esta a principal

vantagem deste tipo de elemento misto.


Pilares mistos revestidos

São constituídos por perfis metálicos revestidos

integralmente por concreto. A principal desvantagem

desse tipo de elemento misto é que requer o uso de

formas para a concretagem, no entanto pode

adquirir a forma que se desejar.


Pilares mistos parcialmente revestidos

Caracterizados pelo não envolvimento por completo

da seção metálica com o concreto. Podem dispensar

as fôrmas se a concretagem for feita na

horizontal, executando o preenchimento de um dos

lados e, em seguida, o preenchimento do outro lado.



TRELIÇA MISTA

Treliças que apoiam em sua parte superior uma laje

de concreto, o comportamento misto é desenvolvido

usando conectores de cisalhamento. Utilizada em

vão livres grandes.

Conector de cisalhamento


Exemplos treliça mista

Exemplos treliça mista


PISO MISTO

O termo “pisos mistos de pequena altura” é

utilizado para descrever um tipo de sistema no qual

as vigas são embutidas na altura da laje de

concreto. A aparência compacta, fruto do

embutimento da viga no concreto da laje, é a

principal característica deste tipo de piso.


Pode ser utilizada uma laje mista ou alveolar, ambas

apoiadas na viga. No caso da laje alveolar, os

painéis pré-fabricados são posicionados na viga de

aço e, posteriormente, pode ser executada uma

capa de concreto consolidando painéis de concreto

e viga de aço ou somente o preenchimento do

espaço existente entre as mesas do perfil de aço.



Com o avanço das tecnologias de laminação de

perfis, foi desenvolvido (em 1997) um perfil laminado

assimétrico com mesa inferior mais larga que a

superior; na mesa superior foram executadas

ranhuras na face externa para melhorar a aderência

com o concreto.

Perfil usado nos

pisos mistos de

pequena altura

Exemplos pisos mistos convencionais



Exemplos pisos mistos de pequena altura








Sistema Estrutural em Elementos Mistos

Exemplos de Sistema

estrutural de Edifícios com

elementos mistos





















E no Brasil, como as

“coisas” andam?






Nas estruturas mistas é possível explorar as

melhores características de cada material

tanto em vigas e pilares, quanto nas lajes.

A utilização de elementos mistos e, por

consequência, de sistemas mistos aço-

concreto, amplia consideravelmente o conjunto

de soluções em concreto armado e em aço.

Os elementos mistos possibilitam a redução

das dimensões da seção, ampliando as áreas

livres e reduzindo as forças verticais que

chegam nas fundações.

Conclusões/Considerações Finais


Além da variedade de opções e combinações

possíveis para as estruturas mistas, em relação

às estruturas em concreto armado verifica-se

a possibilidade de dispensar fôrmas e

escoramentos, reduzindo custos.

Por outro lado, em relação às estruturas de

aço, as estruturas mistas permitem reduzir o

consumo de aço estrutural e substituindo parte

dele pelo concreto, que tem menor custo.

Conclusões/Considerações Finais

“O emprego de elementos mistos constitui não só

uma opção de sistema estrutural, mas também de

processo construtivo”.

ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS

Projeto e Detalhes Construtivos - 480h


1 – MATERIAIS E SISTEMAS ESTRUTURAIS – 20h.

Ementa:

• Aço e perfis: propriedades e produtos siderúrgicos comerciais.

• Comportamento estrutural.

• Concepção estrutural.

• Sistemas estruturais em aço.

• Pré-dimensionamento das estruturas metálicas.

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO


2 – AÇÕES E SEGURANÇA NAS ESTRUTURAS METÁLICAS – 40h.

Ementa:

• Normas técnicas.

• Métodos de cálculo.

• Ações permanentes, variáveis e excepcionais.

• Coeficientes de ponderação das ações e resistências.

• Combinações de ações.

• Deslocamentos máximos.

• Ações causadas pelo vento.


3 – PERFIS SOLDADOS E LAMINADOS – 80h.

Ementa:

• Aços estruturais e materiais de ligação.

• Estabilidade e análise estrutural de acordo com a NBR 8800:2008.

• Efeitos de segunda ordem.

• Dimensionamento de elementos submetidos à tração e à compressão

axial.

• Dimensionamento de elementos submetidos à flexão simples e composta.

• Dimensionamento de elementos submetidos a esforços combinados.

• Elementos submetidos a forças transversais localizadas.

• Aberturas em almas de vigas de aço.

• Critérios para projeto.

• Exemplo de projeto.


4 – PERFIS FORMADOS A FRIO – 60h.

Ementa:

• Aços estruturais e materiais de ligação.

• Fabricação e padronização de perfis formados a frio.

• Métodos para cálculo das propriedades geométricas de perfis formados a

frio.

• Resistência pós-flambagem e largura efetiva.

• Métodos para dimensionamento de barra: MLE, MSE, MRD.

• Instabilidade local e distorcional.

• Enrijecedores transversais.

• Dimensionamento de elementos submetidos à tração e à compressão

axial.

• Dimensionamento de elementos submetidos à flexão simples e composta.




5 – LIGAÇÕES EM ESTRUTURAS METÁLICAS – 80h.

Ementa:

• Materiais. Dispositivos de ligações.

• Classificação das ligações. Ligações por contato e por atrito.

• Tipos de parafusos. Controle de torque.

• Cálculo das ligações parafusadas em perfis soldados/laminados e em

perfis formados a frio.

• Processos de soldagem. Tipos de solda.

• Cálculo das ligações soldadas em perfis soldados/laminados e em perfis

formados a frio.

• Simbologia de soldagem.

• Controle de qualidade das soldas. Ensaios não destrutivos.

• Ligações usando solda e parafuso.

• Dimensionamento de placas de base e chumbadores.

• Barras de cisalhamento.

• Ligações de viga de aço com elementos de concreto.

• Critérios para projeto. Exemplos de cálculo.


6 – ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO – 60h.

Ementa:

• Materiais empregados.

• Comportamento conjunto entre aço e concreto.

• Conectores de cisalhamento.

• Dimensionamento de vigas mistas de aço e concreto.

• Dimensionamento de pilares mistos de aço e concreto.

• Dimensionamento de lajes mistas de aço e concreto.

• Ligações mistas.

• Aberturas em almas de vigas mistas de aço e concreto.




7 – ESTRUTURAS DE AÇO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO – 40h.

Ementa:

• Segurança das estruturas de aço em situação de incêndio.

• Exigências de resistência ao fogo.

• Método simplificado de dimensionamento.

• Como obter resistência ao fogo das estruturas de aço.

• Materiais de proteção térmica.


• Exemplos de cálculo.


8 – ANÁLISE DE ESTRUTURAS – 40h.

Ementa:

• Tipos de vínculos.

• Modelos teóricos.

• Estruturas compostas por barras prismáticas.

• Análise matricial de estruturas.

• Método dos elementos finitos.

• Estruturas hiperestáticas. Linhas de influência.

• Análise de vigas, treliças, arcos, pórticos e grelhas.

• Softwares comerciais e livres para análise de estruturas.

• Exemplos de análise.


9 – PONTES E VIADUTOS EM ESTRUTURA METÁLICA – 40h.

Ementa:

• Tipos de superestruturas de pontes e viadutos.

• Tipos de seção transversal.

• Ações a considerar. Cargas permanentes e cargas móveis.

Trem tipo.

• Determinação de trem tipo longitudinal.

• Impacto vertical. Fadiga.

• Ligações.

• Exemplo de projeto de ponte com vigas de alma cheia.


10 – METODOLOGIA DA PESQUISA CIENTÍFICA – 20h.

Ementa:

• Metodologia científica.

• Projeto de pesquisa.

• Procedimentos metodológicos.

• Aspectos normativos.

• Pesquisa.

• Monografia.


FIM.

OBRIGADO PELA ATENÇÃO.

“Tríplice e FraTernal abraço”

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