Cargas, ações, solicitações e combinações de ações

Universidade Federal de PelotasCentro de Engenharias

Introdução aos Sistemas Estruturais

Elementos estruturais X Sistemas Estruturais

Elementos estruturais são elementos comuns dos quais as estruturas são compostas

A Combinação de elementos estruturais e os materiais dos quais eles são compostos é conhecida como Sistema Estrutural

Tirantes Vigas Colunas

ou pilares

Treliças Cabos e Arcos Pórticos Estruturas de

superfície (chapas e cascas)

Uma vez determinada a forma estrutural,

Cargas

Projeto de uma instalação típica: (Fonte: Prof. André Lubeck)

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Projeto de uma moega concêntrica (Fonte: Prof. André Lubeck):

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Estruturas em Concreto Armado

Fundação Iberê Camargo Porto Alegre

Salginatobel BridgeSchiers, Switzerland, 1930

E-Tower, São Paulo, 2005Recorde mundial de resistência à compressão em construçõesfck = 80 MPa

Ações ações verticais :

◦ ações permanentes: peso próprio da estrutura ou de elementos construtivos (paredes, pisos e revestimentos);

◦ ações variáveis: cargas de uso (pessoas, mobiliário, veículos, peso de equipamentos)

ações horizontais: ◦ ação do vento, empuxo em subsolos, cargas sísmicas.

Ações-Combinações de ações

Ação - solicitação

Ação - solicitação

Ação – solicitação - deformação

Solicitações Tração Compressão Torção Flexão Cisalhamento

Estados básicos de Tensão

Tensões normais de tração e compressãoTensões de cisalhamento

É um fenômeno que ocorre em peças esbeltas, quando submetidas a um esforço de compressão axial. A flambagem acontece quando a peça sofre flexão tranversal devido à compressão axial.

Flambagem

Um outro exemplo:

Falambagem

TRELIÇA

Pesos são adicionados até que seja atingida uma carga, denominada carga crítica PCR no elemento sob compressão, e o elemento subitamente deflete lateralmente.

Na aula passada:

Falambagem

Nas deformações axiais – compressão e tração, considerava-se que o elemento que sofria deformação axial permanecia reto e que a única deformação era a redução ou o aumento do comprimento do elemento.

É considerada uma instabilidade elástica, assim, a peça pode perder sua estabilidade sem que o material já tenha atingido a sua tensão de escoamento. Este colapso ocorrerá sempre na direção do eixo de menor momento de inércia de sua seção transversal.

Flambagem

Aplicação do equilíbrio a elementos sobre compressão

A carga crítica ( PCR ) na flambagem é dada pela fórmula de Euler:

E = módulo de elasticidade longitudinal do material em pascal I = menor dos momentos de inércia da secção em m4

Lf = comprimento de flambagem da peça em metros

Flambagem

A única propriedade do material que entra diretamente tanto na carga de flambagem elástica quanto na tensão de flambagem é o módulo de elasticidade E, que representa a rigidez do material. Assim sendo, para aumentar a carga de flambagem de um elemento deve-se usar um material com maior valor de E;

Características daflambagem de colunas

COLAPSO DE TANQUE DE AÇO PARA ARMAZENAMENTO DE CAULIM O início do desmoronamento do tanque se deu por flambagem de uma coluna em virtude do apoio excêntrico do tanque sobre as colunas

Ruína por Flambagem

Ruína por Flambagem

FLAMBAGEM LOCALperfis U formados a frio sujeitos à compressão  

Torção

• Considerando o eixo constituído por lâminas finas, verifica-se o deslizamento das lâminas devido à aplicação de momentos, com a mesma intensidade e sentidos opostos, nas extremidades da peça.

• O momento torçor produz tensões tangenciais nas faces perpendiculares ao eixo da barra.

Torção

Torção

Torção

• Nos eixos circulares, as secções transversais mantêm-se planas e não se deformam.

• As secções transversais de barras de secção não circular não permanecem planas - EMPENAMENTO