2014 alan rodrigo sims en

CENTRO UNIVERSITRIO UNIVATES CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

PROGRAMA COMPUTACIONAL PARA VERIFICAO DE PERFIL I LAMINADO OU SOLDADO CONFORME

NBR 8800:2008

Alan Rodrigo Simsen

Lajeado, Novembro de 2014

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Alan Rodrigo Simsen


NBR 8800:2008

Trabalho de Concluso de Curso apresentado no Centro de Cincias Exatas e Tecnolgicas (CETEC), do Centro Universitrio Univates, como parte dos requisitos para obteno do ttulo de bacharel em Engenharia Civil.

ORIENTADOR: Prof. Rodrigo Bertoldi

Lajeado, Novembro de 2014

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Alan Rodrigo Simsen


NBR 8800:2008

Este trabalho foi julgado adequado e aprovado em sua forma final pelo Orientador e pela Banca Examinadora do Centro Universitrio UNIVATES, como parte da exigncia para a obteno do grau de Bacharel em Engenharia Civil.

Orientador: _____________________________________________ Prof. Rodrigo Bertoldi, UNIVATES. Especialista em Projetos de Estruturas de Ao para Edificaes pela Faculdade SENAI - Porto Alegre, Brasil.

Banca Examinadora:

Prof. Paulo Fernando Salvador, UNIVATES. Doutor em Engenharia Civil pela UFRGS, Porto Alegre, Brasil.

Prof. Rodrigo Bertoldi, UNIVATES. Especialista em Projetos de Estruturas de Ao para Edificaes pela

Faculdade SENAI - Porto Alegre, Brasil.

Arq. Claudio Jos Ferri, C.F. Construes Ltda. Arquiteto pela UNISINOS, So Leopoldo, Brasil.

Coordenador do Curso de Engenharia Civil: ___________________________ Prof. MSc. Emanuele Amanda Gauer

Lajeado, 17 de Novembro de 2014.

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When I find out all the reasons Maybe I'll find another way

Find another day With all the changing seasons of my life

Maybe I'll get it right next time And now that you've been broken down

Got your head out of the clouds back down on the ground

And you don't talk so loud An you don't walk so proud

Any more, and what for

(William Bruce Rose Jr.)

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RESUMO

O trabalho tem como finalidade a elaborao de um programa computacional para verificar o dimensionamento de perfis metlicos do tipo I, laminados e soldados, submetidos a esforos de trao, compresso, flexo, cisalhamento, flexo-trao e flexo-compresso, tendo como base a NBR 8800:2008 - Projeto de estruturas de ao e de estruturas mistas de ao e concreto de edifcios. O programa foi elaborado utilizando-se a linguagem de programao Visual Basic, que possibilitou a criao da interface grfica, prtica e acessvel para o usurio. O programa determina, a partir dos dados informados pelo usurio, os esforos resistentes de cada perfil e os compara com os esforos solicitantes tambm informados pelo usurio. Contando com uma ferramenta de informao de erros caso algum valor informado ou resultante encontre-se em desacordo com a norma em questo. Palavras chave: Dimensionamento. Perfil I. Ao.

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ABSTRACT

The work aimed at developing a computer program to check the sizing of metal profiles of type I, laminates and soldiers, subjected to efforts tensile, compression, flexure, shear, flexion-traction and flexion-compression, based on the NBR 8800: 2008 - Design of steel structures and composite structures of steel and concrete of buildings. The program was developed using the Visual Basic programming language, which enabled the creation of graphical, practical and accessible interface for the user. The program determines, from the data entered by the user, the resilient efforts of each profile and compares them to the requestor forces also informed by the user. Including an information tool of errors if any resulting or informed value find himself at odds with the rule in question. Keywords: Sizing. Profile I. Steel.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Diagrama de colapso por escoamento ....................................................................... 22 Figura 2: Flambagem local ....................................................................................................... 22 Figura 3: Flambagem global por flexo ................................................................................... 23 Figura 4: Flambagem global por toro ................................................................................... 23 Figura 5: Flambagem global por flexo-toro .......................................................................... 24 Figura 6: Arquivo de instalao do programa .......................................................................... 41 Figura 7: Janela inicial de instalao do programa................................................................... 42 Figura 8: Janela intermediria de instalao do programa ....................................................... 42 Figura 9: Janela final de instalao do programa ..................................................................... 43 Figura 10: Diretrio de instalao ............................................................................................ 44 Figura 11: Atalho do programa na rea de trabalho ................................................................. 45 Figura 12: Dimensionamento ................................................................................................... 46 Figura 13: Dados de Projeto ..................................................................................................... 48 Figura 14: Status Perfil ............................................................................................................. 49 Figura 15: Resultados ............................................................................................................... 50

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Deslocamentos mximos admissveis pela tabela C1 da NBR 8800:2008 .............. 25

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LISTA DE ABREVIATURAS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

NBR Norma Brasileira Regulamentadora

CBCA Centro Brasileiro de Construo em Ao

FLT Flambagem Lateral com Toro

FLM Flambagem Lateral da Mesa Comprimida

FLA Flambagem Local da Alma

PDF Portable Document Format

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SUMRIO

1.INTRODUO ................................................................................................................... 12 1.1. Objetivos ........................................................................................................................ 14 1.2. Objetivos especficos ..................................................................................................... 15 1.3. Justificativa do trabalho ................................................................................................. 15 1.4. Delimitao do trabalho................................................................................................. 16 1.5. Estrutura do trabalho ..................................................................................................... 16

2.REVISO BIBLIOGRFICA ........................................................................................... 18 2.1. Estruturas metlicas ....................................................................................................... 18

2.2. Dimensionamento de perfis I ......................................................................................... 21 2.3. Uso de programas .......................................................................................................... 26 2.4. Programa livre e educacional ........................................................................................ 31 2.5. Tipos de programas ....................................................................................................... 32 2.6. Custo do projeto ............................................................................................................ 32 2.7. Projetistas ...................................................................................................................... 33 2.8. Programas existentes ..................................................................................................... 35

3.METODOLOGIA ................................................................................................................ 37 3.1. Materiais empregados .................................................................................................... 37 3.2. Metodologia ................................................................................................................... 38

4.FUNCIONAMENTO DO PROGRAMA .......................................................................... 40 4.1. Instalao do programa .................................................................................................. 40

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4.2. Utilizao do programa ................................................................................................. 45 4.3. Passo a passo ................................................................................................................. 51 4.4. Impresso de relatrio ................................................................................................... 52 4.5. Roteiro de clculo .......................................................................................................... 52 4.6. Mensagens de erro ......................................................................................................... 70 4.7. Exemplo de clculo ....................................................................................................... 73 4.8. Testes.............................................................................................................................76

5.CONSIDERAES FINAIS .............................................................................................. 77

REFERNCIAS ..................................................................................................................... 80

APNDICE A Memorial de clculo do primeiro perfil I do tipo laminado. ................. 83 APNDICE B - Memorial de clculo do segundo perfil I do tipo laminado. ................... 92 APNDICE C - Memorial de clculo do perfil I do tipo soldado. ................................... 101

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1. INTRODUO

Em 1830 surgiram peas laminadas de ferro, sendo que em 1854 surge o perfil I na Frana. J em 1868, Willian Le Baron Jenney, abriu um escritrio em Chicago onde testou e consagrou projetos estruturais metlicos que esto nos padres atuais desse modelo de construo. (BELLEI; PINHO; PINHO, 2004).

Conforme Simes Coelho (2005), em 1885 ocorreu um grande avano nas construes em estruturas metlicas, momento em que o ao doce substitui o ferro at ento utilizado, depois da introduo desse novo ao pela empresa Carnegie Steel Company nos Estados Unidos, o ferro perdeu mercado at no ser mais utilizado.

Na dcada de 1920 ocorreu o incio do desenvolvimento da indstria siderrgica no Brasil, com a criao da Companhia Siderrgica Belgo Mineira (BELLEI; PINHO; PINHO, 2004). E segundo Dias (2002), em 1957 foi construdo o primeiro edifcio em estrutura metlica do Brasil e logo aps, em 1959, o primeiro prdio comercial com vinte e quatro pavimentos e 73 metros de altura.

Segundo o Centro Brasileiro de Construo em Ao (CBCA, 20--), estatsticas da construo civil em ao apontam um crescente aumento na utilizao de sistemas metlicos, sendo que entre 2011 e 2012 obteve-se um aumento de 8,9%, e no mesmo perodo representava aproximadamente 14% do volume total de edificaes.

A busca em elevar o setor da construo civil a um patamar mais industrializado vem crescendo nos ltimos anos, pois no necessria a utilizao de sistemas complexos como at ento se acreditava. Dessa forma no so necessrias muitas mudanas no processo, a

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introduo de sistemas metlicos representa um avano, pois permite criar um padro, permitindo a fabricao seriada e industrializada, obtendo maior controle e menor custo com mo de obra (PENTEADO, 2003).

O aprimoramento da construo se torna possvel atravs da utilizao do ao, que proporciona maior liberdade nos projetos arquitetnicos, permitindo projetos arrojados, com maior rea til, se comparadas a estruturas de concreto armado, j que possui perfis mais resistentes e ligeiramente menores que os de concreto, e onde existe a necessidade de ampliaes e reformas a construo metlica se mostra mais flexvel (CBCA, 20--).

Ainda para o mesmo instituto, a construo em ao permite menores prazos de execuo, onde a reduo de tempo pode ir at 40% quando comparado com sistemas de concreto armado, antecipando o retorno de capital investido. Consequentemente se obtm uma reduo na mo de obra e de materiais, onde o desperdcio pode diminuir cerca de 25%, permitindo uma melhor organizao do canteiro de obras e um alvio de cargas nas fundaes.

A preciso construtiva e o controle de fabricao do material permitem uma garantia de qualidade do produto final, onde os materiais e mtodos construtivos possuem maior fiscalizao quando comparado a estruturas de concreto armado. Sendo o ao totalmente reciclvel ajudando na preservao do meio ambiente (DIAS, 2002).

O sistema compatvel com os demais materiais utilizados nas obras, como acontece com os tipos existentes de fechamento, admitindo mtodos convencionais como o tijolo e pr-fabricados, tais como painis de concreto (CBCA, 20--).

A utilizao de sistemas com maior tecnologia aplicada aumenta consideravelmente a produtividade do setor. Com estruturas de ao busca-se um maior planejamento e maior controle de produo, pois permite a maior incorporao de tecnologia no seu processo de fabricao (SABBATINI, 1989).

Perfis de ao do tipo I esto normalmente submetidos a esforos de trao, compresso, flexo, cisalhamento ou a interao de dois ou mais desses esforos. Estes podem ser do tipo laminado ou soldado, no primeiro caso o perfil vem pronto da siderrgica e no segundo, o mesmo necessita do trabalho de solda de chapas metlicas. Essas chapas podem ser planas ou formadas a frio no formato de U para composio do pea como um todo.

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O dimensionamento dos perfis laminados e soldados formados por chapas planas contemplado pela NBR 8800:2008, j o dimensionamento do composto por dois perfis U formados a frio, abordado pela NBR 14762:2010.

A verificao da resistncia destes perfis submetidos a diferentes tipos de esforos decorrentes de sua utilizao bastante trabalhosa para ser executada manualmente. No final o resultado a resistncia do perfil analisado, sendo que se o mesmo no atender s solicitaes, dever ser feita nova verificao com outro perfil com parmetros de resistncia superiores. Essa verificao pode ser executada com certa facilidade por uma linha de programao que contemple todas as etapas do dimensionamento.

O trabalho tratar da elaborao de um programa computacional que executa todas as verificaes a serem feitas nos perfis I laminados e soldados formados por chapas planas, a partir das caractersticas geomtricas e solicitaes de projeto indicados, apresentando por final a resistncia e o aproveitamento da resistncia do perfil.

1.1. Objetivos

Elaborar um programa computacional que auxilie no dimensionamento de perfis metlicos do tipo I laminados e soldados, utilizando a linguagem de programao Visual Basic.

Automatizar o processo de verificao da resistncia dos perfis de modo interativo, em que o usurio consiga verificar em quais parmetros o perfil atende ou no as solicitaes a que est submetido.

Auxiliar profissionais e estudantes da rea de estruturas metlicas, a realizar a verificao do dimensionamento do perfil atravs de um memorial de clculo detalhado para cada situao em anlise.

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1.2. Objetivos especficos

Aprofundar o conhecimento no dimensionamento de estruturas metlicas, buscando entender os conceitos e as verificaes apresentadas pela norma.

Apresentar uma soluo que torne prtica a obteno de resultados, onde o usurio tem acesso a uma ferramenta automatizada que verifica todas as etapas de dimensionamento apresentadas pela NBR 8800:2008.

Tornar possvel a verificao de inmeros perfis em um curto intervalo de tempo. Assim o usurio poder concluir quais as caractersticas que condicionam o dimensionamento em cada caso analisado.

Desenvolver um programa que se torne transparente para o usurio, onde se pode verificar e entender todos os clculos desenvolvidos pelo programa, bem como todos os dados utilizados para execuo das verificaes.

1.3. Justificativa do trabalho

O dimensionamento de perfis metlicos possui um grande nmero de verificaes a serem realizadas. Torna-se necessrio, assim, a sistematizao dos processos para anlise dos perfis, o que torna vivel a elaborao de um programa computacional que verifica, a partir de parmetros fornecidos, o completo dimensionamento de um perfil submetido a diversos tipos de esforos.

Dessa forma procurou-se desenvolver um programa de fcil utilizao, limitando o erro do usurio com indicao de mensagens de erro, apresentando ainda, um relatrio de verificaes detalhado. Essa ferramenta de relatrio encontrada em programas comerciais pagos e se torna muito til para a verificao do clculo executado pelo programa, tornando acessvel ao usurio toda rotina de verificaes realizada.

Diante da demanda no mercado de estruturas metlicas e falta de profissionais qualificados, justifica-se a criao de uma ferramenta que agilize o processo de verificao dessas estruturas, e que auxilie na obteno de conhecimento para estudantes de engenharia.

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Atravs de pesquisa realizada observou-se que os programas gratuitos de dimensionamento de estruturas metlicas, elaborados dentro de universidades, encontram-se desatualizados, portanto, em desacordo com a norma vigente.

1.4. Delimitao do trabalho

O trabalho contm as seguintes restries:

Anlise de perfis I laminados ou soldados compostos por chapas planas;

Perfis com ndice de esbeltez limite menor que 200 para esforo de compresso;

Perfis com ndice de esbeltez limite menor que 300 para esforo de trao;

O programa analisa perfis fletidos em torno dos dois eixos, porm conforme limitao imposta pela NBR 8800:2008, obrigatoriamente a maior inrcia deve ser em torno do eixo perpendicular a alma;

Analisando perfis com alma no esbelta, que no se enquadram no Anexo H da NBR 8800:2008;

Utilizao de uma nica linguagem de programao;

Verificao da fora axial de trao por escoamento da seo bruta;

No ser determinada a flecha dos perfis;

1.5. Estrutura do trabalho

O segundo captulo constitudo pela reviso bibliogrfica do trabalho, abordando estruturas metlicas, dimensionamento de perfis I, utilizao de programas computacionais na engenharia, tipos e programas disponveis, com uma descrio bsica dos sistemas, buscando abordar as principais ferramentas dos mesmos.

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O terceiro captulo apresentar os materiais utilizados no desenvolvimento e metodologia de elaborao do trabalho.

O quarto captulo constitudo pela apresentao do programa, indicando o seu funcionamento, obteno de resultados, memorial de clculo, descrio das mensagens de erro e um exemplo prtico de utilizao do programa.

O quinto captulo apresenta o que foi concludo com o desenvolvimento deste trabalho.

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2. REVISO BIBLIOGRFICA

2.1. Estruturas metlicas

As estruturas metlicas, atualmente no Brasil, esto se consolidando, observa-se isso atravs do crescimento contnuo da utilizao dessa tecnologia, permitido pelo aumento do conhecimento dos profissionais da rea, variedade de produtos oferecidos e as vantagens do sistema, como solues arrojadas, alta qualidade e grande eficincia (GUARNIER, 2009).

A fabricao de estruturas metlicas acontece por meio de processos de fabricao industrial, que so caracterizados pela racionalizao. A eficincia no processo de fabricao e montagem fica condicionada ao bom dimensionamento e detalhamento durante a fase de projeto, a partir disso possvel se usufruir das vantagens do sistema (BELLEI; PINHO; PINHO, 2004).

Para Guarnier (2009), o profissional dessa rea deve possuir conhecimentos especficos, que geralmente no so obtidos numa graduao. Embora atualmente o conhecimento seja mais difundido, o nmero de profissionais capacitados no suficiente para acompanhar a demanda do mercado.

A deficincia na etapa de projeto leva a problemas de montagem, patologias, maior chance de erros, menor qualidade, menor velocidade e consequentemente diminuio do lucro do investidor (BELLEI; PINHO; PINHO, 2004).

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A utilizao do sistema de estrutura em ao leva a inmeras vantagens apontadas por Castro (1999):

O material possui homogeneidade, pois industrializado e possui um rgido controle de produo;

O material possui alto mdulo de elasticidade e resistncia, o que leva a utilizao de uma estrutura mais esbelta e leve, aliviando as cargas das fundaes e melhorando o transporte da mesma, permitindo vos maiores, flexibilizando os espaos, reduzindo o nmero de pilares;

A estrutura possui uma montagem mais simples que a de concreto armado, o que gera uma maior velocidade na execuo, melhorando o cronograma, diminuindo custos diretos e indiretos, tornando a obra mais competitiva;

A estrutura quando projetada e prevista anteriormente, permite a desmontagem e montagem em outro local, atravs de ligaes parafusadas, possvel tambm com ligaes soldadas, porm essas ligaes exigem um trabalho maior para serem desfeitas e refeitas, perde-se assim um pouco de eficcia;

Por ter uma fabricao industrializada, a estrutura possui uma alta preciso, j que o controle sobre a fabricao mais efetivo, gerando tambm uma grande diminuio do desperdcio;

Em contrapartida existem algumas limitaes que atrasam a difuso desse sistema construtivo, apontadas por Teixeira (2007):

Desembolso financeiro imediato para compra da estrutura. Sendo esta fabricada e montada no local em pouco tempo, o pagamento da mesma geralmente deve ocorrer nesse curto espao de tempo, sendo que representa um valor elevado se analisada de forma isolada;

Como estruturas metlicas so na sua grande maioria esbeltas e deformveis, necessrio o cuidado para que o deslocamento mximo e as vibraes previstas para esse tipo de estruturas em norma, no acabem prejudicando outros materiais empregados, que no so compatveis, e venham a apresentar patologias;

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Por ser uma tecnologia diferente das demais, como por exemplo, a de concreto armado, necessita de profissionais qualificados nessa rea, sendo que ainda notvel uma deficincia nesse tipo de profissionais devido ao ensino e estudos nessa rea serem pouco difundidos nas universidades;

A estrutura por possuir perfis esbeltos e geralmente com pouca massa, acaba prejudicando o conforto termo-acstico das edificaes, sendo necessria a previso de materiais complementares para corrigir essa deficincia;

O material precisa de proteo extra contra corroso e contra situaes de incndio, a primeira para garantir a durabilidade da estrutura e a segunda para aumentar o tempo de resistncia ao fogo e garantir a evacuao com segurana dos ocupantes em situao de incndio;

Fatores culturais voltados ao concreto armado, sendo muitas vezes o principal limitante;

O uso dessa tecnologia envolve uma mudana de pensamento de como conceber a obra, pois a filosofia de trabalho deve ser revista e adotada outra com ideologias mais industrializadas, pensando a edificao como um produto de fabricao seriada e no artesanal.

Ainda conforme Teixeira (2007) extremamente necessrio a definio do sistema construtivo na fase inicial de projeto, pois as vantagens do sistema metlico somente so obtidas por completo nesse caso. Castro (1999) complementa que na maioria dos casos ocorre a adaptao de projeto em concreto armado para a utilizao de estruturas metlicas, propiciando problemas desnecessrios e, dessa forma, o projeto em ao torna-se economicamente no competitivo.

Corroborando com essa afirmativa, Teixeira (2007) afirma:

Acredita-se que a etapa de projetos deve ser ainda mais valorizada em empreendimentos que utilizem sistemas construtivos metlicos. Por conceber a ideia de industrializao da construo, este sistema construtivo menos sujeito a improvisaes de obra devido , por exemplo, deficincias nos projetos. Problemas de projeto interferem na agilidade do processo construtivo e na qualidade do produto, o que reduz a competitividade da construo metlica. Desta forma, as etapas de dimensionamento e detalhamento do processo de projeto devem assegurar as vantagens da construo metlica.

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A falta de compatibilizao de projetos no sistema estrutural em ao, assim como nas estruturas de concreto armado, tambm prejudicial. A falta de contato entre os diversos projetistas de uma obra e a falta da exposio do cliente de suas reais necessidades geram interferncias entre os projetos depois da obra pronta, prejudicando o acabamento da edificao, levando a uma diminuio do valor do produto final (MORAES, 2000).

2.2. Dimensionamento de perfis I

A NBR 8800:2008 estabelece que para perfis do tipo I soldados ou laminados submetidos trao, sejam feitas duas verificaes, escoamento da seo bruta e ruptura da seo lquida, essa ltima somente para perfis que contenham furos, caso contrrio a primeira verificao ir prevalecer no dimensionamento.

Segundo a mesma norma, as barras comprimidas podem ser levadas ao colapso por trs maneiras diferentes ou pela interao delas:

Por escoamento;

Por flambagem local;

Por flambagem global:

-Flambagem por flexo;

-Flambagem por toro;

-Flambagem por flexo-toro.

O colapso por escoamento ocorre quando a tenso atuante atingir a tenso de escoamento, este observado em perfis muito curtos com paredes espessas. Atravs da Figura 1 possvel verificar como ocorre o colapso por escoamento puro. Pelas caractersticas

robustas do perfil, o mesmo atinge a tenso de escoamento sem flambar, vale ressaltar que este tipo de ruptura difcil de ocorrer em termos prticos, pois em estruturas metlicas comumente se trabalha com perfis esbeltos (PFEIL, 2008).

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Figura 1: Diagrama de colapso por escoamento

Fonte: Adaptado de Pfeil (2008).

Ainda para o mesmo autor, a flambagem local ocorre quando a mesa, ou alma ou os dois elementos do perfil flambam localmente, esse tipo de flambagem ocorre puramente somente em perfis com ndice de esbeltez muito baixo, no caso de perfis curtos e que possuam os elementos constituintes muito finos.

Figura 2: Flambagem local


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Segundo a NBR 8800:2008 a flambagem global pode ocorrer por flambagem por flexo que ocorre em perfis que tem a caracterstica de dupla simetria, por flambagem por toro que caracterizada pelo perfil manter seu eixo geomtrico na posio original e somente girar em torno desse e por ltimo a flambagem por flexo-toro que caracterizada pela ocorrncia das duas flambagens supracitadas.

Figura 3: Flambagem global por flexo


Figura 4: Flambagem global por toro


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Figura 5: Flambagem global por flexo-toro


A mesma norma ainda aborda que deve ser determinado o ndice de esbeltez limite para barras comprimidas, ndice este que no deve ser ultrapassado para restrio da flambagem do perfil.

A determinao de resistncia de barras fletidas feita atravs de dois critrios, o primeiro deles no estado limite ltimo onde se determina o momento resistente de clculo, (MRd) e fora cortante resistente de clculo (VRd), o segundo se faz no estado limite de servio onde ocorre a verificao da flecha mxima do elemento (fmax).

Segundo o Anexo G da NBR 8800:2008, o momento fletor resistente de clculo, para perfis do tipo I fletidos em torno do eixo de maior inrcia, deve ser determinado levando em considerao os estados limites:

FLT Flambagem Lateral com Toro;

FLM Flambagem Lateral da mesa comprimida;

FLA Flambagem Local da Alma;

O mesmo anexo determina que o momento fletor resistente de clculo, para perfis do tipo I fletidos em torno do eixo de menor inrcia, deve ser determinado levando em considerao o estado limite de flambagem lateral da mesa.

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A NBR 8800:2008 tambm determina que a fora resistente de cisalhamento deva ser determinada considerando-se os estados limites de escoamento e flambagem por cisalhamento.

A mesma norma ainda determina que os perfis devem ser verificados quando submetidos a combinao de dois esforos, sendo eles a flexo combinada com esforo axial de trao ou de compresso.

Para verificar se o dimensionamento do perfil atende os critrios do estado limite de servio,dever ser determinada a flecha mxima de servio, essa deve ser obrigatoriamente menor que a flecha mxima admissvel indicada pela tabela C1 da NBR 8800:2008.

Tabela 1: Deslocamentos mximos admissveis pela tabela C1 da NBR 8800:2008

Descrio (1) Travessas de fechamento L/180 (2)

L/120 (3-4) Teras de cobertura (7) L/180 (5)

L/120 (6) Vigas de cobertura (7) L/250 (8) Vigas de piso L/350 (8) Vigas que suportam pilares L/500 (8) Vigas de rolamento: (9)

Deslocamento vertical para pontes rolantes com capacidade inferior a 200 kN L/600 (10) Deslocamento vertical para pontes rolantes com capacidade superior a 200 kN, exceto pontes siderrgicas L/800 (10) Deslocamento vertical para pontes rolantes siderrgicas com capacidade igual ao superior a 200 kN L/1000 (10) Deslocamento horizontal, exceto para pontes rolantes siderrgicas L/400 Deslocamento horizontal para pontes rolantes siderrgicas L/600 Galpes em geral e edifcios de um pavimento:

Deslocamento horizontal do topo dos pilares em relao base H/300 Deslocamento horizontal do nvel da viga de rolamento em relao base H/400(11-12) Edifcios de dois ou mais pavimentos:

Deslocamento horizontal do topo dos pilares em relao base H/400 Deslocamento horizontal relativo entre dois pisos consecutivos L/500 (13)

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(1) - L o vo terico entre apoios ou o dobro do comprimento terico em balano, H a altura total do pilar, ou a distncia do nvel da viga de rolamento base. (2) - Deslocamento paralelo ao plano de fechamento (entre linhas de tirantes, caso estes existam). (3) - Deslocamento perpendicular ao plano de fechamento. (4) - Considerar apenas as aes variveis perpendiculares ao plano de fechamento (vento no fechamento) com seu valor caracterstico. (5) - Considerar combinaes raras de servio, utilizando-se as aes variveis de mesmo sentido que o da ao permanente. (6) - Considerar apenas aes variveis de sentido oposto ao da ao permanente (vento de suco) com seu valor caracterstico. (7) - Deve-se tambm evitar a ocorrncia de empoamento, com ateno aos telhados de pequena declividade. (8) - Caso haja paredes de alvenaria sobre ou sob uma viga, solidarizadas com essa viga, o deslocamento vertical tambm no deve exceder a 15 mm. (9) - Considerar combinaes raras de servio. (10) - Valor no majorado pelo coeficiente de impacto. (11) - No caso de pontes rolantes siderrgicas, o deslocamento tambm no pode ser superior a 50 mm. (12) - O diferencial do deslocamento horizontal entre pilares do prtico que suportam as vigas de rolamento no pode superar 15 mm. (13) - Tomar apenas o deslocamento provocado pelas foras cortantes no andar considerado, desprezando-se os deslocamentos de corpo rgido provocados pelas deformaes axiais dos pilares e vigas.

Fonte: Adaptado de NBR 8800 (2008).

A determinao da flecha mxima pode ser feita com auxlio de software de anlise estrutural, que possui a possibilidade do dimensionamento da flecha mxima de servio que determinado elemento est submetido conforme seu carregamento, momento de inrcia, mdulo de elasticidade e vinculaes (QUEIROS, 2007).

2.3. Uso de programas

Com a evoluo tecnolgica, a rgua de clculo foi extinta, dando lugar as calculadoras at que as mesmas fossem substitudas pelos computadores com alto poder de processamento. Surge assim a possibilidade de utilizao destes para processar rotinas de clculo que auxiliam o trabalho de engenheiros, aliviando dessa forma a sua carga de trabalho. A cada ano esses programas esto incorporando mais ferramentas e opes para os

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usurios, tentando aproximar a experincia dentro do programa ao que acontece na realidade com as estruturas (MONTEIRO, 2009).

Com o desenvolvimento e popularizao dos computadores, o setor de projetos da construo civil tornou-se informatizado, sendo que atualmente praticamente no existem profissionais que no dependam dessa tecnologia (SARAIVA; LIMA, 2012).

Para Monteiro (2009), a utilizao de programas na rea de estruturas possui inmeros pontos positivos, dentro deles possvel destacar a possibilidade de analisar vrias alternativas de estruturas para uma mesma situao, em busca da melhor soluo, tudo em pouqussimo tempo se comparado ao modo que era feito antes do surgimento dessas ferramentas. Pode-se obter o refinamento do clculo estrutural, racionalizao do uso de materiais na obra, menor nmero de profissionais para elaborao do projeto, alm de possibilitar que os profissionais envolvidos no projeto troquem informaes facilmente.

Conforme Saraiva e Lima (2012), para a atuao dos engenheiros, alm do diploma, indispensvel que o profissional tenha um profundo conhecimento na utilizao de programas computacionais, pois nas vrias etapas da construo civil o seu uso essencial.

Para Guarnier (2009), a utilizao de programas auxilia os profissionais, gera ganho de tempo e de recursos, alm da diminuio de erros. Dessa forma ganham espao dentro dos escritrios de projeto, sendo bem aceitos pelos profissionais. Porm, no se tornando dispensvel a verificao pelo usurio dos resultados apresentados.

Ainda conforme o mesmo autor existe a dificuldade de treinamento de pessoal para utilizao desses programas, sendo que os j treinados so valorizados dentro das empresas. Para contratao de novos funcionrios esse treinamento visto como pr-requisito para delegao de uma boa funo.

O uso e disseminao de programas computacionais dentro das universidades tornam- se fundamentais para o desenvolvimento dos profissionais que esto entrando no mercado de trabalho, buscando assim a excelncia tanto na pesquisa como na formao de profissionais tcnicos (SARAIVA; LIMA, 2012).

Mesmo com o uso crescente de programas nas universidades, em geral, os estudantes no so motivados a utilizarem os mesmos, devido a duas questes, a anlise estrutural requer um elevado conhecimento prvio e requer grande abstrao por parte do aluno, tornando

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muito difcil adquirir e assimilar tal conhecimento. Alm de no existirem muitas opes de programas didticos que realmente sejam educacionais com o objetivo de fazer o usurio compreender a teoria durante a utilizao do mesmo (PRAVIA; PASQUETTI. CHIARELLO, 2001).

Durante os ltimos anos visvel a evoluo dos programas na rea de projeto estrutural, sendo possvel perceber que quanto maior a capacidade de clculo dos programas, mais o domnio do usurio de todas as ferramentas prejudicado, tornando questionvel a utilizao de programas que tornem o trabalho muito automtico (OLIVEIRA; LOURENO, 2001).

Ainda para os mesmos autores, atualmente existem inmeros programas disponveis no mercado, porm o marketing sobre o produto esta voltado quase que exclusivamente para a forma de utilizao e no para aspectos de clculo, sendo este ltimo geralmente ausente ou mal esclarecido. O programa atua com uma programao fechada, faz as verificaes, porm o usurio no consegue ter acesso total a metodologia e aos parmetros que so utilizados para isso. Dessa forma, os projetos apresentam-se cada vez mais como o resultado de programas automticos, onde o papel e responsabilidade do engenheiro esto diludos dentro do processo do programa. O projetista est muitas vezes limitado a ser um manipulador de programa e no exerce o seu papel dentro da cadeia de projetos, resultando em projetos de baixa qualidade.

Como as empresas que comercializam os softwares no se responsabilizam sobre os resultados obtidos pelo usurio, torna-se necessrio a verificao do produto por algum, alm de definir uma poltica de qualidade no setor. Assim, a criao de entidades independentes que analisam os programas, bem como a existncia de mecanismos de controle e acompanhamento da evoluo fundamental (OLIVEIRA; LOURENO, 2001).

Ainda conforme os mesmos autores, os manuais disponibilizados pelas empresas no trazem todas as informaes necessrias no que tange a exposio de metodologias de clculo, por estarem cada vez mais preocupadas com a questo da facilidade de utilizao, omitindo tais informaes. Porm, apesar da complexidade de tais programas, certos testes simples podem ser capazes de verificar e diagnosticar o comportamento dos mesmos.

A ideia de que a partir de um clique o projeto sai pronto deve ser apagada, j que as respostas apresentadas pelos programas nem sempre esto corretas, tanto que os produtores

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conscientes afirmam que seus programas no esto imunes a erros e que cabe ao usurio avaliar a consistncia dos resultados. A qualidade do projeto final est ligada a qualidade dos dados fornecidos e modelagem da estrutura, o que torna o resultado totalmente dependente do usurio e no do programa (MONTEIRO, 2009).

Para o mesmo autor o uso de programas torna o clculo estrutural mais cmodo, onde o projetista possui muito mais tempo para pensar no modelo estrutural em si, do que ficar calculando manualmente os elementos estruturais. O programa funciona como uma espcie de calculadora, onde sua principal funo realizar tarefas repetitivas, aliviando a carga de trabalho dos projetistas. Porm, os riscos so muito maiores, pois aceitar respostas sem question-las pode acarretar em grandes prejuzos.

indispensvel a preocupao sobre as consequncias que podem levar a um dimensionamento deficiente de uma estrutura, sendo muito perigosas em termos de vidas humanas ou em termos meramente econmicos. Portanto, discutvel engenheiros sem experincia prvia assumirem a responsabilidade de um projeto estrutural gerado em programas automticos de dimensionamento, sendo de extrema importncia a maior interao possvel entre

o usurio e programa, tornando os resultados palpveis aos olhos do projetista (OLIVEIRA; LOURENO, 2001).

O programa sempre trar resultados, at mesmo se alguma verificao ou clculo no estiverem corretos, apresentando o resultado da mesma forma visual do que se o clculo estivesse correto, cabe ao projetista ter o conhecimento prvio necessrio para avaliao destes resultados e aceitao dos mesmos (FISCHER, 2003).

O grande problema na utilizao de programas no est ligado com o programa em si, mas na forma que o mesmo utilizado, a interface entre o usurio e programa esta cada vez mais amigvel, sendo que atualmente pessoas que nunca atuaram como projetistas estruturais sentem-se habilitados a projetar. Deficincias de projeto s sero percebidas durante a execuo ou quando a estrutura estiver pronta e surgirem patologias. Cabe aos contratantes de projeto analisar o profissional, avaliar suas obras j executadas, histrico, qualidade, dentre outros pontos (MONTEIRO, 2009).

Assim, a tarefa de contratar ficou difcil, antes da informatizao um escritrio pequeno teria no mnimo cinco pessoas no quadro de funcionrios, ou seja, manter essa estrutura tinha um custo alto, geralmente s absorvido por profissionais com experincia na

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rea. Hoje, munido de um programa,o engenheiro pode projetar dentro da prpria casa, sem nenhuma experincia (MONTEIRO, 2009).

Ainda conforme o mesmo autor, os novos engenheiros devem entrar no mercado de trabalho conscientizados de como utilizar corretamente os programas, em contrapartida dentro das universidades no existe carga horria para transmitir o contedo necessrio para utilizar todos programas disponveis para a rea ampla da engenharia, cabendo aos professores a tarefa de orientar seus alunos dos cuidados que os mesmos devem ter na manipulao desses programas.

Kimura (2007) aponta alguns cuidados que devem ser tomados na utilizao de programas computacionais que envolvem clculo estrutural:

Previso de resultados: indispensvel que o usurio tenha algum conhecimento prvio e que tenha a capacidade de prever alguns resultados, erros pequenos no entram nessa validao, porm esses no so to prejudiciais como erros maiores e muitas vezes grotescos;

Viso crtica: aliada ao item anterior, refere-se a ter uma viso crtica, no aceitando todos os resultados apresentados pelo programa e question-los quando se acreditar necessrio;

Validao manual: caso algum resultado apresentado seja duvidoso, muitas vezes por uma simples verificao manual, possvel esclarecer se o resultado est correto ou se possui algum erro;

Viso global da estrutura: o projetista deve ter uma viso global da estrutura, entendendo o comportamento da mesma, prevendo dessa forma o comportamento do elemento isolado que est analisando;

Controle: cada projetista deve criar seus prprios meios de controle sobre o projeto, buscando identificar erros e elimin-los;

Experincia: por parte do projetista indispensvel que o mesmo tenha experincia para fazer um projeto estrutural, se o mesmo no possuir, a procura por ajuda de profissionais que tenham essa experincia uma boa sada, pois muitas vezes j sabem o comportamento de determinadas estruturas;

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Gesto de erros: erros acontecem e so comuns, cabe ao usurio criar um sistema de gesto para diminuir ou elimin-los;

Aprendizado contnuo: a rea de projetos estruturais uma rea de aprendizado constante, onde o entendimento das estruturas leva bastante tempo para ser adquirido, e pela variedade e complexidade dos projetos, impossvel conhecer todos os tipos de estruturas existentes;

Ps anlise: muito importante para um bom profissional, depois do projeto finalizado bom que o projetista visite a obra e entenda como est sendo executado o projeto e verifique se tudo est sendo feito como previsto, buscando alimentar uma base de dados de quais medidas adotar nos projetos futuros.

2.4. Programa livre e educacional

Atualmente, a grande maioria dos programas da rea de engenharia de estruturas so pagos, sendo em muitos casos o valor da licena invivel para estudantes e alguns profissionais da rea. Outro fator a questo de que programas pagos no podem ser usados, copiados, estudados, modificados e redistribudos sem algumas restries, dessa forma o nico meio do usurio participar do aperfeioamento do programa atravs de fruns promovidos pelos fabricantes, porm o usurio muitas vezes no consegue aprimorar o programa para o seu uso em especial (SARAIVA; LIMA, 2012).

Ainda para os mesmos autores, as vantagens apresentadas pelos programas proprietrios so a consolidao e presena em quase todas as empresas e universidades de grande porte. Porm o cenrio est mudando com o aumento da pesquisa e utilizao de programas livres, pois com eles possvel a modificao e aperfeioamento que podem gerar grandes melhorias tcnicas desses programas. Alm de serem gratuitos ou com valor baixo de venda, garantem o acesso a todos que trabalham na rea de engenharia, sendo que este tipo de tecnologia de extrema importncia para os profissionais dos dias atuais.

Para Pravia e Kripka (1999), o programa educativo aquele que busca auxiliar na aprendizagem do usurio, favorecendo o desenvolvimento e reforo do conhecimento. O programa deve ser explicito, no tendo uma programao fechada e atravs de memoriais de clculo apresentar todos os parmetros utilizados para o dimensionamento, o que geralmente

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no acontece nos programas pagos ou nos no educacionais. A apresentao desses parmetros instiga o poder crtico e assimilao de contedos do usurio.

2.5. Tipos de programas

Na rea da engenharia estrutural existem vrios tipos de programas, cada um destinado a uma funo especfica, segundo Kimura (2007), existem os seguintes tipos:

De anlise: usual para estruturas de grande porte, o mesmo no dimensiona nem detalha os elementos estruturais, apenas faz a verificao dos esforos e deslocamentos que a estrutura est submetida;

De desenho: so destinados a criao de desenhos genricos, no exclusivamente para engenharia de estruturas, mas utilizados para criao de detalhamentos especficos no realizados automaticamente por outros programas;

De dimensionamento ou verificao de elementos isolados: no verifica esforos nem deslocamentos de elementos, utilizado para dimensionar elementos isolados da estrutura atravs dos esforos j conhecidos ou obtidos com programas de anlise;

De sistema integrado: o mais completo de todos, incorpora todos os acima citados, sendo possvel analisar a estrutura, dimensionar e detalhar. O mais utilizado na rea de estruturas, pois com um nico programa possvel executar todas as verificaes at a gerao e impresso das pranchas de projeto.

2.6. Custo do projeto

Segundo Monteiro (2009), atravs de uma anlise do comportamento dos custos de projeto, em relao informatizao do processo, resulta numa reduo de tempo de desenvolvimento em torno de 40%, comparando os dias atuais ao ano de 1982, o que se mostrou prximo a reduo do valor real do projeto. Cabe salientar que a forma como projetamos atualmente mudou, podemos apontar as seguintes mudanas:

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O nvel de formao dos profissionais que trabalham com projeto mudou, antes da utilizao de programas, cerca de 20% dos profissionais tinham a formao de engenheiro, contra cerca de 80% de engenheiros atualmente. As atribuies que antes eram de profissionais com menor formao e que tinham um custo menor para empresa, hoje so de responsabilidade desses engenheiros;

Com todas as facilidades que surgiram, algumas preocupaes esto mais presentes que anteriormente, como a compatibilizao de projetos. Hoje se consome mais tempo na fase inicial do projeto, onde acontece a concepo e anlise das alternativas viveis para cada estrutura;

Existe o custo de compra e manuteno dos programas e do equipamento que antes no existiam e devem ser levados em conta, j que apresentam um valor significativo;

Outro ponto crtico que a informatizao aumentou o custo para as empresas,

devido ao aumento de impostos. Com essa situao estima-se que os projetos custam hoje aproximadamente 90% do valor praticado em 1982, porm o valor praticado pelo mercado atualmente cerca de 60% do valor de 1982.

Monteiro (2009), afirma que dessa forma existe uma diferena entre os valores, onde as empresas em mdia cobram menos do que deveriam, se comparado ao ano de 1982, porm essa diferena foi absorvida pelas empresas de projeto, atravs da prpria informatizao, diminuio do padro econmico, aumento da jornada de trabalho e fuga dos profissionais da rea.

2.7. Projetistas

Conforme Fischer (2003), juntamente com a evoluo dos materiais e mtodos estruturais, ocorreu um grande avano nas estruturas que podem ser mais esbeltas e arrojadas. Paralelamente a isso, o dimensionamento das mesmas tornou-se cada vez mais complexo, sendo que atualmente imprescindvel a utilizao de programas para executar tarefas de verificao. O projeto era baseado em modelos matemticos simples, pois s haviam ferramentas para isso, como calculadora e prancheta, o dimensionamento era feito

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manualmente, o consumo de tempo era extremamente alto e acarretava em resultados imprecisos devido ao grande nmero de simplificaes que eram feitas.

A busca por solues rpidas e industrializadas para as indstria de estruturas abriu campo de aplicao para as estruturas metlicas. Isso trouxe tona, a necessidade de projetistas especializados na rea, onde ainda existe grande dficit (ROCHA, 2013).

Ainda para o mesmo autor, os profissionais necessrios atualmente para a rea de clculo estrutural de estruturas metlicas so engenheiros civis com especializao na rea, experincia profissional e conhecimento de outras estruturas, pois a estrutura de ao vem sendo utilizada em conjunto com outras estruturas, como as de concreto armado para acelerao do processo construtivo. O grande problema em encontrar profissionais com conhecimento em estruturas metlicas devido ao fato do assunto ser pouco abordado dentro das universidades (ROCHA, 2013).

O mesmo autor indica algumas atribuies dos projetistas:

Composio do projeto bsico de concepo da estrutura, com locao de vigas, colunas, prticos e estruturas especiais, alm de definio do material a ser utilizado. Projeto executivo onde feito o dimensionamento dos elementos anteriormente previstos e ajustes quando necessrios, dimensionamento das ligaes e detalhamento de montagem, ligaes e peas para fabricao.

Elaborar memorial de clculo de todos os elementos e ligaes, alm de gerar um quantitativo de materiais para posterior oramento.

A grande parte da jornada de trabalho do projetista ocorre dentro do escritrio, porm visitas obras so extremamente necessrias para verificao do atendimento das especificaes de projeto e para esclarecer dvidas da equipe de fabricao ou montagem.

O projetista tambm deve ter o papel de orientador de arquitetos que no possuam experincia na rea de estruturas metlicas e que estejam projetando edificaes em que sua concepo arquitetnica est baseada neste tipo de estrutura.

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2.8. Programas existentes

Atravs de pesquisa na internet foram encontrados dois programas gratuitos que podem ser facilmente obtidos por meio de download, os quais atuam na rea de estruturas metlicas.

O primeiro denominado VISUALMETAL 1.5 desenvolvido por Zacarias M. C. Praviana Universidade de Passo Fundo consiste numa calculadora de perfis, onde possvel a definio de qual tipo de ao ser utilizado e aps a escolha do ao existe uma variedade de tipos de perfis que podem ser utilizados. Aps so lanadas as caractersticas geomtricas do perfil e os carregamentos definidos pelo projeto. O programa faz a verificao e indica quais requisitos o perfil atende, gerando por fim um memorial de clculo.

O programa ainda conta com uma biblioteca de perfis laminados, possuindo a funo de encontrar qual atende as solicitaes de clculo com o menor consumo de ao por metro linear da seo.

O programa encontra-se atualmente desatualizado, pois no est conforme a NBR 8800:2008. No site, onde possvel fazer o download do mesmo, obtm-se a informao de um projeto em andamento que estaria atualizando o programa para atendimento da norma supracitada.

O segundo programa denominado AutoMETAL V & M do Brasil - UNICAMP desenvolvido por Nilto Calixto Silvana Universidade Estadual de Campinas, faz a anlise estrutural de prticos planos de trelias compostas por perfis tubulares, dimensiona os perfis e gera os detalhamentos da estrutura dimensionada.

O programa da mesma forma que o anterior,encontra-se desatualizado, pois no est conforma a NBR 8800:2008, no sendo encontrada nenhuma informao de projeto de manuteno do programa.

Segundo Fischer (2003), no mercado dos softwares pagos, existem dois programas mais utilizados atualmente, o primeiro mCalcPerfis desenvolvido e comercializado pela Stabile Engenharia LTDA. e o segundo Metlicas 3D comercializado pela Multiplus Softwares Tcnicos.

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O primeiro possui a interface e funcionamento muito prximos ao VISUALMETAL 1.5, porm dimensiona mais tipos de perfis e est em constante manuteno e atualizao por ser um software comercializado e no livre.

O segundo possui algumas das caractersticas do AutoMETAL V & M do Brasil - UNICAMP, porm a sua anlise acontece em trs dimenses e o mesmo dimensiona diversos tipos de perfis, no somente tubulares, alm de fazer o dimensionamento de estruturas de madeira.

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3. METODOLOGIA

3.1. Materiais empregados

Para desenvolver este trabalho foram utilizados livros, monografias, dissertaes, artigos e normas tcnicas para elaborao da pesquisa do referencial terico, bem como para elaborao da rotina de verificao dos perfis e posterior validao dos resultados obtidos.

O principal programa utilizado para elaborao do programa foi o Microsoft Office Excel, desenvolvido e comercializado pela Microsoft, onde foram desenvolvidas planilhas de verificao dos perfis conforme a NBR 8800:2008. Atravs do mesmo programa foi automatizada a insero e obteno de dados dentro de planilhas com linguagem de programao Visual Basic, inserindo e apresentando esses dados atravs de um layout desenvolvido especificamente para o programa.

O programa foi desenvolvido de modo que o usurio final no tenha acesso a planilha de verificaes, no podendo alterar a mesma, evitando dessa forma a utilizao indevida e inexperiente.

Foi utilizado o programa AutoCad 2014, desenvolvido e comercializado pela Autodesk, para elaborao dos componentes grficos que constituem o layout do programa desenvolvido.

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Tambm utilizou-se o programa mCalcPerfis, desenvolvido e comercializado pela Stabile Engenharia, para comprovao e comparao dos resultados obtidos pelo programa desenvolvido.

3.2. Metodologia

Para a realizao do referencial terico foram realizadas pesquisadas no material supracitado, a fim de colocar o leitor dentro do parmetro atual do mercado de estruturas metlicas, apontando suas caractersticas e quais so os requisitos para o dimensionamento dessas.

Tambm foi abordado como est a utilizao dos programas nos escritrios de projeto, quais os tipos de programas existentes no mercado, diferenciando os pagos e gratuitos, alm de traar o perfil do profissional que trabalha com esse tipo de tecnologia.

Foi contemplada a mudana da maneira de projetar, a variao de custo e valores cobrados por um projeto estrutural, e por fim realizada uma pesquisa dos principais programas disponveis, sendo os mesmos desenvolvidos dentro de universidades ou programas pagos comercializados pelas respectivas empresas.

Como o principal documento de referncia para dimensionamento de perfis I a NBR 8800:2008, a mesma foi estudada de modo a criar uma sequncia lgica de quais verificaes devem ser feitas no perfil e qual a ordem em que as mesmas devem ocorrer. A verificao segue quase que exclusivamente o artigo 5 e os anexos E, F e G da referida norma.

Com a sequncia de verificao definida, a mesma foi lanada dentro de uma planilha do programa Excel, onde todas as condies foram automatizadas, de modo que fosse apresentado o resultado final com as resistncias do perfil analisado, utilizando somente os lanamentos dos dados iniciais pelo usurio, excluindo-o de qualquer clculo manual de verificao do perfil.

Durante a criao do programa foi necessrio a criao de mensagens de erros emitidas pelo programa caso o perfil encontre-se em desacordo com a norma ou ainda o usurio tenha atribudo algum dado inconsistente, para que atravs destas, seja realizada a comunicao entre o usurio e a linha de programao.

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Com as planilhas prontas, a prxima etapa foi o desenvolvimento do layout do programa e programao deste, de maneira que o usurio informe os dados requisitados pelo programa e o mesmo retorne, para o usurio, os resultados obtidos para aqueles dados informados.

Com o programa funcionando, foram realizados testes, comparando os resultados do programa com exerccios resolvidos em livros e com programas computacionais disponveis no mercado.

Depois de realizados testes de funcionamento, foi revisto o layout do programa, com as devidas adaptaes observadas nos testes, dando uma aparncia agradvel e funcional de modo que o usurio possa ver em desenhos, qual dado o programa est solicitando, evitando que o usurio necessite verificar em bibliografias qual o significado de cada dado.

Por fim, foi realizada a composio de um memorial de clculo detalhado, onde so apresentadas todas as verificaes realizadas pelo programa, apresentando os valores utilizados e resultados obtidos.

Durante a composio do memorial procurou-se esclarecer a verificao feita pelo programa, apresentando todas as verificaes e parmetros de clculo, no sendo uma programao fechada, como o caso de alguns programas existentes no mercado, demonstrando ao usurio todo processo realizado e a partir de que dados foram obtidos os resultados.

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4. FUNCIONAMENTO DO PROGRAMA

4.1. Instalao do programa

Para obter o arquivo de instalao do programa, denominado VEMAS_1.0.exe, deve ser solicitado atravs do email [email protected], optou se por distribuir o programa por email, pois caso ocorra alguma atualizao, pode ser repassado para toda lista de emails que j receberam o programa, com um comunicado de atualizao. O mesmo email pode ser utilizado para esclarecer dvidas sobre a utilizao do programa ou sobre a metodologia utilizada nas verificaes. Na Figura 6 possvel observar o arquivo de instalao do programa.

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Figura 6: Arquivo de instalao do programa

Fonte: Elaborado pelo autor (2014).

No arquivo acima citado, com um duplo clique exibida a janela inicial de instalao, apresentada na Figura 7, nesta o usurio deve clicar no boto "Next", concordando que os arquivos do programa sejam copiados para o seu computador.

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Figura 7: Janela inicial de instalao do programa


Aps o clique,a instalao ir para a prxima janela, Figura 8, nessa indicado o diretrio onde sero salvos os arquivos do programa, este no deve ser alterado, o usurio deve clicar em Install e a instalao prosseguir.

Figura 8: Janela intermediria de instalao do programa


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Na ltima janela de instalao, Figura 9, o usurio deve clicar no boto Close e a partir disso o programa est instalado e pode ser utilizado.

Figura 9: Janela final de instalao do programa


O programa criar uma pasta chamada "VEMAS" dentro do diretrio "C:\", indicada na Figura 10,onde ficaro armazenados os arquivos necessrios para o funcionamento do programa.

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Figura 10: Diretrio de instalao


Ainda ser criado um atalho na rea de trabalho denominado "VEMAS", indicado na Figura 11, onde atravs de um duplo clique sobre este, o usurio iniciar o programa.

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Figura 11: Atalho do programa na rea de trabalho


Requisitos de sistema:

Windows 7 ou superior;

Ter o pacote office 2007 ou superior instalado no computador.

4.2. Utilizao do programa

O programa divido em janelas, em algumas so requisitados dados ao usurio, em outra retornado ao usurio a anlise do perfil que esta sendo verificado. Por fim, uma janela ser exibida, onde possvel verificar os resultados gerados na verificao do perfil, alm de uma comparao com os valores das solicitaes informados anteriormente.

O programa conta com figuras para indicao e compreenso dos dados que esto sendo solicitados, porm nem todos dados conseguem ser expressos por figuras, dessa forma criou-se a ferramenta de legenda, onde caso o usurio no saiba o que informar em determinado campo, basta posicionar o cursor do mouse sobre o campo e aguardar, ser

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aberta uma legenda com a indicao do que deve ser informado, o mesmo acontece se o usurio posicionar o cursor sobre os botes.

Para iniciar, o usurio deve dar um duplo clique sobre o atalho denominado "VEMAS", Figura 11, localizado na rea de trabalho. Dessa forma aberta a janela inicial do programa, apresentada a seguir:

Figura 12: Dimensionamento


Na Figura 12 possvel analisar a janela inicial do programa, denominada Dimensionamento, nessa possvel identificar o seguinte:

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Item 1: primeira aba localizada na parte superior esquerda denominada "Perfil I - Laminado", essa aba da acesso a janela onde so informados os dados respectivos a verificao de perfis I laminado.

Item 2: segunda aba localizada na parte superior esquerda denominada "Perfil I - Soldado", essa aba da acesso a janela onde so informados os dados respectivos a verificao de perfis I soldados

Item 3: figura localizada na parte superior direita, nessa apresentada a imagem de um perfil onde indicado a que cada dado corresponde, bem como os eixos analisados, evitando dessa forma que o usurio necessite verificar em alguma bibliografia o que cada dado indica.

Item 4: na parte inferior direita so apresentados os valores utilizados como padro pelo programa, sendo eles mdulo de elasticidade do ao, mdulo de elasticidade transversal e coeficiente de segurana do material.

Item 5: na parte intermediria a esquerda, so apresentados vrios campos com a indicao de qual dado e em qual unidade o mesmo deve ser informado pelo usurio. Para inserir dados, pode ser usado um simples clique na tecla ENTER ou atravs da utilizao do mouse.

Item 6: na parte inferior esquerda est o boto "INFORMAR DADOS", que aps o usurio ter informado todos os dados e conferido o lanamento dos mesmos, basta clicar neste boto e a partir disso os dados sero informados ao sistema e o programa passa para a prxima janela.

Na Figura 13 apresentada a janela seguinte, denominada "Dados de Projeto".

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Figura 13: Dados de Projeto


Da mesma forma para os dois tipos de perfil, apresentado o seguinte:

Item 1: na parte intermediria so apresentados vrios campos com a indicao de qual dado de projeto, resultante da anlise estrutural do projeto, e em qual unidade o mesmo deve ser informado pelo usurio. Para inserir dados pode ser usado um simples clique na tecla ENTER ou atravs da utilizao do mouse.

Item 2: na parte inferior est o boto INFORMAR DADOS, que aps o usurio ter informado todos os dados e conferido o lanamento dos mesmos, basta clicar neste boto e a partir disso os dados so informados ao sistema e o programa passa para a prxima janela.

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Na Figura 14 apresentada a janela que de extrema importncia, pois nela que ocorre a comunicao entre o programa e o usurio, esta denominada "Status do Perfil".

Figura 14: Status Perfil


Para os dois tipos de perfil possvel observar:

Item 1: no centro da janela est o campo onde aparecem as mensagens de erro para o usurio, a partir dessa mensagem que o usurio define o que ser necessrio alterar no perfil.

Item 2: na parte inferior esquerda est o boto REVER PERFIL, onde com um clique, o usurio redirecionado para a janela inicial do programa para que possa trocar o perfil que est utilizando, atravs da alterao de suas caractersticas geomtricas.

Item 3: na parte inferior direita est o boto VER RESULTADOS, onde aps clicar, o usurio direcionado para a janela onde so apresentados os resultados obtidos na verificao do perfil.

Mesmo que o perfil possua algum erro, o boto VER RESULTADOS pode ser acessado pelo usurio, dessa forma so apresentados ao usurio os resultados obtidos com os dados informados. possvel observar em quais verificaes o perfil no est atendo a norma. Ainda informado o aproveitamento atual do perfil em cada tipo de esforo que o perfil esta submetido, podendo assim fazer uma escolha adequada de qual perfil deva ser utilizado na prxima verificao.

Na Figura 15 apresentada a janela de resultados, denominada "Resultados".

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Figura 15: Resultados


Para os dois tipos de perfil possvel observar:

Item 1: na parte superior esquerda os campos onde so informados ao usurio os esforos solicitantes anteriormente informados.

Item 2: na parte superior intermediria esto os campos onde so apresentados, ao usurio, os esforos resistentes conforme as verificaes feitas pelo programa.

Item 3: na parte superior direita esto os campos onde informado o aproveitamento do perfil em cada tipo de esforo ou combinao de esforos que esta submetido, podendo o usurio verificar em quais esforos o perfil atende ou no, as verificaes da norma.

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Item 4: na parte inferior direita, o primeiro boto de cima para baixo, o REVER PERFIL, onde caso o perfil no atenda as solicitaes a que esta submetido, o usurio pode voltar para a primeira janela, onde so informadas as caractersticas do perfil.

Item 5: na parte inferior direita o segundo boto, de cima para baixo, o IMPRIMIR RELATRIO, onde atravs deste, o usurio pode gerar um relatrio de clculo que ser impresso direto na impressora definida como impressora padro do Windows.

Item 6: na parte inferior direita o ltimo boto, de cima para baixo, o NOVO DIMENSIONAMENTO, onde o usurio volta para a primeira janela, em que so informadas as caractersticas do perfil.

4.3. Passo a passo

O programa est baseado numa rotina onde so fornecidos dados pelo usurio e o mesmo retorna os resultados obtidos com as verificaes pr-programadas, devem ser observados os seguintes passos:

Passo 1: neste ocorre o fornecimento dos dados do perfil a ser verificado, onde na janela Dimensionamento, Figura 12, nos campos disponveis, so informados os dados requisitados nas unidades de medida descritas ao lado. No final do lanamento ocorre a verificao, por parte do usurio, dos dados e posterior confirmao dos mesmos clicando sobre o boto "INFORMAR DADOS";

Passo 2: neste ocorre o fornecimento dos dados de projeto, obtidos na anlise da estrutura, onde na janela Dados de projeto, Figura 13, nos campos disponveis, so informados os dados requisitados nas unidades de medida descritas ao lado. No final do lanamento ocorre a verificao, por parte do usurio, dos dados e posterior confirmao dos mesmos clicando sobre o boto "INFORMAR DADOS";

Passo 3: neste ocorre a comunicao do programa com o usurio, onde na janela Status do perfil, Figura 14, caso o perfil no atenda a alguma das verificaes, so apresentados os erros do mesmo e se o perfil estiver atendendo todas verificaes, aparecer a mensagem de confirmao para o usurio. Nesta janela o usurio pode voltar janela inicial

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do programa para alterar algum valor, atravs do boto REVER PERFIL ou poder ir para a janela de resultados atravs do boto VER RESULTADOS;

Passo 4: neste ocorre a apresentao dos resultados ao usurio, onde na janela Resultados, Figura 15, possvel verificar as solicitaes informadas ao programa, as resistncias do perfil em cada uma das verificaes e uma comparao percentual entre estes valores. Nesta janela o usurio pode voltar janela inicial do programa para alterar algum valor, atravs do boto REVER PERFIL. Imprimir um memorial de clculo, atravs do boto IMPRIMIR RELATRIO ou poder ir para a janela inicial para uma nova verificao atravs do boto NOVO DIMENSIONAMENTO;

4.4. Impresso de relatrio

Um ponto muito importante no programa a gerao de um memorial de clculo detalhado de todas as verificaes que o programa realiza. Acionando o boto IMPRIMIR RELATRIO da janela Resultados, Figura 15, o relatrio enviado diretamente para a impresso na impressora configurada como impressora padro do Windows.

O usurio pode gerar esse relatrio no formato Portable Document Format (PDF), para tanto, o usurio deve ter instalado em seu computador uma impressora virtual que gere arquivos nesse formato, e esta deve estar configurada como impressora padro do Windows. Dessa forma, no momento em que o arquivo impresso, a impressora virtual requisitar ao

usurio onde o mesmo deseja salvar o arquivo com o relatrio.

4.5. Roteiro de clculo

Sero abordados o dimensionamento dos dois tipos de perfis I utilizados no programa, laminado e o soldado, que segundo a NBR 8800:2008 - Projeto de estruturas de ao e de estruturas mistas de ao e concreto de edifcios, no seu item 4.5.2.9, possuem mdulo de elasticidade de (E) igual a 200.000 MPa, mdulo de elasticidade transversal (G) igual a 77.000 MPa e coeficiente de Poisson (a) sendo 0,3.

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4.5.1. Perfil tracionado

4.5.1.1. Limitao do ndice de esbeltez

Segundo a NBR 8800:2008 no seu item 5.2.8.1 perfis submetidos trao no devem ter um ndice de esbeltez maior que 300, que deve ser determinado pela seguinte expresso para os dois eixos do perfil, no caso de perfil I. = . ( 01 )

Onde:

K= coeficiente de flambagem;

L = comprimento destravado;

r = raio de giro do perfil no eixo analisado.

4.5.1.2. Escoamento da seo bruta

Os perfis submetidos ao esforo de trao devem ser dimensionados segundo o item 5.2 da NBR 8800:2008, onde o escoamento da seo bruta dado pelo seguinte:

N, = . ( 02 ) Onde:

Nt,Rd = fora axial de trao resistente de clculo;

Ag = rea da seo bruta do perfil;

fy = tenso limite de escoamento do ao;

a1 = coeficiente de segurana do material;

Obtida a fora axial de trao resistente de clculo, a mesma deve ser comparada com a fora axial solicitante de clculo (Nt,Sd), sendo que o valor obtido na equao abaixo no deve superar 1,0.

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1,0 ( 03 ) 4.5.2. Barras comprimidas

4.5.2.1. Limitao do ndice de esbeltez

Segundo a NBR 8800:2008 no seu item 5.3.4.1 perfis submetidos compresso no devem ter um ndice de esbeltez maior que 200, que deve ser determinado pela equao (01) para os dois eixos do perfil, no caso de perfil I.

4.5.2.2. Resistncia Flambagem local

A considerao do efeito da flambagem local de barras axialmente comprimidas deve ser feito de acordo com o Anexo F da NBR 8800:2008, onde o mesmo considerado por meio de um coeficiente (Q) chamado Fator de Forma, que reduzir a resistncia de clculo dos perfis.

Para o dimensionamento de perfis I submetidos compresso, ser utilizada a frmula de (Q) para perfis compostos por elementos mistos, ou seja, compostos por elementos (AL) e (AA), que segundo a mesma norma so elementos apoiado-livre (mesas) e apoiado-apoiado (alma) respectivamente. Utiliza-se a seguinte equao: Q = Q. Q ( 04 )

Onde:

Qs= coeficiente para elementos comprimidos AL;

Qa= coeficiente para elementos comprimidos AA.

4.5.2.3. Elementos comprimidos AL

Inicialmente deve ser verificado a esbeltez limite (r) para elementos AL, expressa por (b/t)lim na Tabela F.1 da NBR 8800:2008, se essa relao superar o valor da equao (05) para elementos AL de perfis I laminados e o valor da equao (06) para perfis soldados, deve ser determinado o (Qs), o valor de (b/t)lim no superando o resultado dessas equaes utiliza-se como (Qs) sendo igual a 1,0.

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0,56!" ( 05 ) 0,64$ " %&' ( 06 ) Onde:

E = mdulo de elasticidade do ao; k) = *!+ ,- ( 07 ) Respeitando 0,35 kc 0,76.

Sendo:

h = altura da alma; tw= espessura da alma.

Para determinao de (Qs) de perfil I laminado, utiliza-se as expresses para os elementos pertencentes ao Grupo 4 da Tabela F.1 da NBR 8800:2008.

Segundo o item F.2.b do anexo F da mesma norma a expresso a ser utilizada a seguinte:

Q = 1,415 0,74. 0 .!" , para 0,56!" < b/t 1,03!" ( 08 ) Q = 2,34.".56 , para b/t > 1,03!" ( 09 ) Onde: (b) e (t) so a largura e espessura do elemento, respectivamente obtidos

conforme a Tabela F.1 da referida norma.

Para determinao de (Qs) de perfil I soldado utiliza-se as expresses para os elementos pertencentes ao Grupo 5 da Tabela F.1 da NBR 8800:2008.

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Segundo o item F.2.c do anexo F da mesma norma a expresso a ser utilizada a seguinte:

Q = 1,415 0,65. 0 .! "%& , para 0,64! ".%& < b/t 1,17! ".%& ( 10 ) Q = 2,42.".%&.56 , para b/t >1,17! Efy.kc ( 11 ) Onde: (b) e (t) so a largura e espessura do elemento, respectivamente obtidos


4.5.2.4. Elementos comprimidos AA

Inicialmente deve ser verificado a esbeltez limite (r) para elementos AA, expressa por (b/t)lim na Tabela F.1 da NBR 8800:2008, se essa relao superar o valor da equao (12) para elementos AA de perfis I, deve ser determinado o (Qa), o valor de (b/t)lim no superando o resultado dessa equao utiliza-se como (Qa) sendo igual a 1,0.

1,49!" ( 12 ) Onde: (b) e (t) so a largura e espessura do elemento, respectivamente obtidos


Para determinao de (Qa) deve ser seguido o item F.3 do anexo F da NBR 8800:2008, onde a expresso a ser utilizada a seguinte: Q =

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b? = 1,92.t$"GH1 IJ0 - K!"GL b ( 15 ) Onde:

= a tenso que pode atuar no elemento analisado, tomando igual a ( = .fy), com () obtido conforme item 5.3.3.1 da NBR 8800:2008.

Ca = um coeficiente igual a 0,34 para todos os elementos que no se enquadram em mesas e almas de sees tubulares retangulares.

4.5.2.5. Resistncia flambagem global

Para determinao de (Nc,Rd), fora normal de compresso resistente de clculo para perfis I, considerando os estados limites ltimos de flexo, toro, flexo-toro e flambagem local, deve ser utilizada a seguinte expresso:

NJ = M.N..O,O2 ( 16 ) Onde () o fator de reduo associado resistncia compresso, este fator de

reduo deve ser determinado conforme o item 5.3.3.1 da NBR 8800:2008, onde so possveis duas equaes que dependem do ndice de esbeltez reduzido (o) que deve ser determinado conforme o item 5.3.3.2 da mesma norma.

Para determinao do (o) deve ser utilizada a seguinte equao 17:

P = !N..< ( 17 ) Onde:

Ne = fora normal de flambagem elstica da barra, obtida conforme Anexo E da NBR 8800:2008.

Quando o 1,5 para determinao de () utiliza-se: = 0,658ST6 ( 18 )

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E para o > 1,5: = 2,UVVST6 ( 19 ) 4.5.2.6. Determinao (Ne)

(Ne) a fora axial de flambagem elstica, para determinao dessa fora em perfil I que duplamente simtrico sero aplicadas trs equaes:

A primeira para flambagem por flexo em relao ao eixo principal de inrcia x da seo transversal:

N?W = X6.".YZBZ.ZD6 ( 20 ) Onde:

Ix = inrcia do perfil em torno do eixo x;

Kx= coeficiente de flambagem para o eixo x;

Lx = comprimento destravado em relao ao eixo x.

A segunda verificao para flambagem por flexo em relao ao eixo principal de inrcia y da seo transversal:

N?[ = X6.".YB.D6 ( 21 ) Onde:

Iy = inrcia do perfil em torno do eixo y;

Ky= coeficiente de flambagem para o eixo y;

Ly = comprimento destravado em relao ao eixo y.

A terceira para flambagem por toro em relao ao eixo longitudinal z:

N?\ = OT6 . X6.".J,B].]D6 + G.J ( 22 )

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Onde:

ro= raio de girao polar da seo bruta em relao ao centro de toro, dado por, !rWb + r[b+xPb + yPb, sendo (xo) e (yo) as coordenadas do centro de toro na direo dos eixos principais x e y respectivamente, em relao ao centride da seo e (rx) e (ry) os raios de giro da seo em torno dos eixos x e y respectivamente;

Cw = a constante de empenamento da seo, para sees tipo I(BELLEI; PINHO; PINHO, 2004):

Ce = = . 0=f

Ob . Bg=D6

b ( 23 )

Sendo(tf) a espessura da mesa,(d) altura total da seo, medida perpendicularmente ao eixo de flexo e (bf) largura da mesa;

Kz = coeficiente de flambagem para o eixo Z;

Lz = comprimento destravado em relao ao eixo Z.

G = o mdulo de elasticidade transversal do ao;

J = o mdulo de inrcia toro uniforme.

Feitas as verificaes acima, (Ne) determinado como sendo igual ao menor valor obtido entre (Nex), (Ney) e (Nez).

4.5.3. Perfil fletido em torno do eixo de maior inrcia X

4.5.3.1. Determinao do momento fletor resistente de clculo.

Primeiramente deve ser verificado o momento fletor mximo resistente de clculo, segundo o item 5.4.2.2 da NBR 8800:2008:

M = O,i2 . j . (24)

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Onde:

W = mdulo de resistncia elstico mnimo da seo transversal em relao ao eixo de flexo.

Para a determinao de momento resistente de clculo para o estado limite FLT necessrio calcular o fator de modificao para diagrama de momento fletor no uniforme, (Cb), para o

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