aula 02 - perfis e met estado-limites

Perfis metlicos e

Mtodo dos Estados-

limites

Daniel ALMEIDA SEIXAS

Engenheiro Civil UFMG/ENPC

Estruturas Metlicas

Centro Universitrio UNA

02 de maro de 2015

Posso construir no Brasil com norma

estrangeira?

E = 200.000 Mpa = 0,3

G = ?

Convenes NBR 8800:2008

1. Na aula anterior...

2. Perfis Laminados e Perfis Soldados;

3. Padro comercial de perfis

4. Aes Permanentes, variveis e

excepcionais;

5. Mtodo dos Estados-limites.

6. Na proxima aula...

PLANO DE AULA

Na aula anterior...

Trs propriedades essenciais em elementos ESTRUTURAIS de ao: Resistncia

mecnica

Ductilidade

Soldabilidade

Vantagens e desvantagens das estruturas metlicas

Categorias de ao:

Ao-carbono

Ao de baixa liga e alta resistncia

Ao resistncia corroso atmosfrica

Na aula anterior...

Perfis Laminados e Perfis Soldados

Mtodo dos Estados-limites

Perfis Laminados e Soldados

Padro Comercial de perfis

Categorias de aes

Perfis Laminados: obtidos por meio do processo de transformao mecnica de metais chamado laminao. o O formato do metal alterado para torn-lo

adequado sua aplicao. o No caso do ao estrutural, a laminao

comumente feita a quente.

Perfis Soldados: obtidos por meio de ligao continua, por meio de solda eltrica de dois ou mais perfis laminados. o So usados geralmente quando se necessitam de

perfis mais resistentes que os perfis laminados disponveis ou ento para gerar um formato diferente dos disponveis.

Perfis Laminados Perfis mais comuns no Brasil:

o Chapas CH 16, CH 25...

CHAPAS

Espessura (mm)

Massa (kg/m2)

4,75 37,3

6,3 49,5

8 62,8

9,5 74,6

12,5 98,1

16 126

19 149

22,4 176

25 196




Categorias de aes

Perfis Laminados Perfis mais comuns no Brasil:

o Perfil I de faces inclinadas I 127 x 14,8

o Perfil U U 152,4 x 12,2

o Cantoneiras (perfil L) L 76,2 x 6,35

o Perfis I e H de faces paralelas W 310 x 93

o Barras redondas

Lisa: Tirantes ou contraventamentos

Nervuradas: armadura de concreto




Categorias de aes

Perfis Laminados




Categorias de aes

Perfis Soldados Perfis mais comuns no Brasil:

o Os perfis soldados mais utilizados no Brasil so os I e os H:

Srie CS (coluna soldada)

Srie VS (viga soldada)

Srie CVS (coluna-viga soldada)

Srie PSM (perfil soldado monossimtrico)

o Nomeclatura sigla + altura + massa/comprimento




Categorias de aes

Padro Comercial de Perfis




Categorias de aes

Aes permanentes, variveis e excepcionais

Ao: qualquer influncia ou conjunto de influncias capaz de produzir estados de tenso, deformao ou

movimento de corpo rgido em uma estrutura

Trs tipos de aes:

o Permanentes

o Variveis

o Excepcionais




Categorias de aes

Aes permanentes, variveis e excepcionais




Categorias de aes

Aes permanentes Peso prprio dos elementos

constituintes da estrutura. Peso prprio de todos os

elementos de construo permanentemente suportados pela estrutura pisos, paredes fixas, coberturas, forros, revestimentos e acabamentos.

Peso prprio de instalaes, acessrios e equipamentos permanentes.




Categorias de aes

Aes variveis Sobrecargas de utilizao devidas

ao peso das pessoas. Sobrecargas de utilizao devidas

ao peso de objetos e materiais estocados.

Sobrecargas provenientes de cargas de equipamentos especficos ar condicionado, elevadores.

Sobrecargas provenientes de empuxos de terra, de gua, do vento e de variao de temperatura.

Vento: NBR 6123:1988 velocidade bsica do vento em todo territrio nacional




Categorias de aes

Significado dos valores das aes Os valores das aes, fornecidos por normas e

especificaes, de modo geral, so os chamados valores caractersticos.

Para as aes permanentes, o valor caracterstico , o valor mdio, muito prximo do valor mximo.

Para as variveis, o valor caracteristico , corresponde ao valor que tem entre 25 e 35% de probabilidade de ser ultrapassado no sentido desfavorvel, durante a vida til da edificao.




Categorias de aes

Mtodo dos Estados-limites FUNDAMENTO

o O dimensionamento adequado de estrutura deve garantir a segurana e a capacidade de desempenhar a sua funo.

o Para isso vamos obedecer a norma que determina um mtodo de clculo especfico.

o O mtodo dos estados-limites utiliza uma sistemtica de verificao da estrutura em situaes extremas (estado-limite ultimo e estado-limite de servio).




Categorias de aes

Mtodo dos Estados-limites ESTADOS-LIMITES ULTIMOS (ELU)

o Ruptura por trao axial; o Escoamento por trao ou compresso; o Instabilidade por compresso axial; o Formao de rotula plastica por flexo; o Etc...

Onde: o esforo solicitante de clculo o esforo resistente de clculo

Condio de dimensionamento:




Categorias de aes

Como calcular o esforo solicitante do situao crtica do elemento estrutural?


Determinao dos esforos solicitantes de clculo

o Aes permanentes + 1 ao varivel

1 = , + ,

o Aes permanentes + 2 (ou mais) aes variveis

1 = , + ,, + ,,

2 = , + ,, + ,,

Qual fator de reduo para as aes variveis secundrias?




Categorias de aes

Mtodo dos Estados-limites Ao Local / Tipo de Elemento / Detalhamento

Aes variaveis causadas pelo uso e

ocupao, exceto sobrecarga nas

coberturas

Em locais em que no ha pesos ou equipamentos que permanecem fixos por longos perodos de tempo, nem

elevadas concentraes de pessoas como, por exemplo, na maioria das edificaes residenciais

0,5

Em locais em que ha pesos ou equipamentos que permanecem fixos por longos perodos de tempo, ou elevadas concentraes

de pessoas como, por exemplo, na maioria das edificaes comerciais, de escritrios e de acesso publico

0,7

Em bibliotecas, arquivos, depsitos, oficinas e garagens 0,8

Sobrecarga nas coberturas

- 0,8

Vento - 0,6

Temperatura Variaes uniformes de temperatura em relao mdia anual

local 0,6

Carga movel e seus efeitos dinmicos

Em passarelas de pedestres 0,6

EM vigas de rolamento de pontes rolantes 1

Em pilares e outros elementos ou subestruturas que suportam vigas de rolamento de pontes rolantes

0,7




Categorias de aes

Fator de combinao

(reduo) das aes variveis

Mtodo dos Estados-limites Determinao dos esforos solicitantes de

clculo: introduo de segurana na combinao ultima de aes

o As aes participantes de uma combinao precisam ser majoradas pelos chamados coeficientes de ponderao das aes.

o Essas majoraes existem para levar em conta as incertezas envolvendo os valores caractersticos estipulados, assim como as incertezas provenientes da anlise estrutural idealizada.




Categorias de aes

Mtodo dos Estados-limites Determinao dos esforos solicitantes de clculo:

introduo de segurana na combinao ultima de aes

= ,

=1

+ 11, + 0 . ,

=2




Categorias de aes


Determinao dos esforos resistentes de clculo

=

coeficiente de ponderao da

resistncia

Ao

Concreto = 1,40

1 = 1,10

2 = 1,35

ELU relacionados ao escoamento ou instabilidade (flambagem)

ELU relacionados ruptura




Categorias de aes

Mtodo dos Estados-limites ESTADOS-LIMITES DE SERVIO (ELS)

o So aqueles relacionados capacidade da estrutura de desempenhar satisfatoriamente as funes s quais se destina.

o Deve-se garantir: Aparncia Funcionalidade Conforto Bom estado dos equipamentos

Estados-limites de servio mais comuns: Deslocamento vertical (flecha) das vigas Deslocamento horizontal do edificio




Categorias de aes


ESTADOS-LIMITES DE SERVIO o De forma geral,

certos deslocamentos determinados a partir de uma combinao de aes (vide prximo slide) no podem superar valores mximos permitidos pela NBR 8800.




Categorias de aes

Mtodo dos Estados-limites Determinao dos deslocamentos

Ao Local / Tipo de Elemento / Detalhamento 1

Aes variveis causadas pelo

uso e ocupao,

exceto sobrecarga nas

coberturas

Em locais em que no ha pesos ou equipamentos que permanecem fixos por longos periodos de tempo, nem elevadas concentraes de pessoas como, por exemplo, na maioria das edificaes residenciais

0,4

Em locais em que ha pesos ou equipamentos que permanecem fixos por longos periodos de tempo, ou elevadas concentraes de

pessoas como, por exemplo, na maioria das edificaes comerciais, de escritorios e de acesso publico

0,6

Em bibliotecas, arquivos, depositos, oficinas e garagens 0,7

Sobrecarga nas coberturas

- 0,7

Vento - 0,3

Temperatura Variaes uniformes de temperatura em relao mdia anual local 0,5

Carga movel e seus efeitos dinmicos

Em passarelas de pedestres 0,4

EM vigas de rolamento de pontes rolantes 0,8

Em pilares e outros elementos ou subestruturas que suportam vigas de rolamento de pontes rolantes

0,6

= ,

=1

+ 1, + 1 . ,

=2

Valor do deslocamento

provocado pela ao permanente

Valor do deslocamento

provocado pela ao varivel




Categorias de aes

Exerccio Resolvido

Uma viga de edificio comercial est sujeita a momentos fletores gerados por diferentes cargas:

Tipo de esforo Momento fletor

Peso prprio da estrutura metlica (p. variab.) Mg1 = 10 kNm

Peso prprio de outros elementos no metlicos (p. variab.) Mg2 = 50 kNm

Ocupao da estrutura Mq = 30 kNm

Vento Mv = 20 kNm

Calcule o momento fletor solicitante de clculo.

Exercicio de fixao Quais so os dois estados-limite que devem ser

considerados no dimensionamento das estruturas metlicas? Explique cada um deles.

Considere uma viga bi apoiada (vo = 3,00 m) de ed. residencial que absorve os seguintes carregamentos distribudos:

Tipo de esforo Carga distribuda

Peso prprio da estrutura metlica (p. variabilidade) 10 kN/m

Peso prprio de outros elementos no metlicos (g. variabilidade) 50 kN/m

Ocupao da estrutura 30 kN/m

Vento 20 kN/m

Calcule o momento fletor solicitante de clculo.

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