aula 1 - aço - introdução
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trabalho de aço e madeiraTRANSCRIPT
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ESTRUTURAS
de AO
e MADEIRA
Prof. Laga1
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2PROGRAMA DE DISCIPLINA ESTRUTURAS DE AO E MADEIRA 1 SEMESTRE 2014
SEMANA DIA/MES CONTEDO PROGRAMTICO BIBLIOGRAFIA
1 10/Fev a 14/Fev
Ferro e Ao: Ao estrutural, propriedades, produtos siderrgicos / perfis
soldados, dobrados e laminados. Norma NB 8800. Apostila de Estruturas de
Madeira para resumo.
Exerccios a critrio do professor.
Apostila de Estruturas de Madeira.
2 17/Fev a 21/Fev
Ferro e Ao: Ao estruturas, propriedades, produtos siderrgicos / perfis
soldados, dobrados e laminados. Apostila de Estruturas de Madeira para
resumo.
Exerccios a critrio do professor.
Apostila de Estruturas de Madeira.
3 24/Fev a 28/Fev
Propriedades Geomtricas de Figuras Planas. Centroide; Momento Esttico;
Momento de Inrcia; Mdulo de Resistncia e Raio de Girao; Translao de
eixos; Teorema dos Eixos Paralelos (Steiner). Exerccios.
Hibbeler: Anexo A.
Exerccios A1; A2; A3; A4.
4 3/Mar a 7/MarCaractersticas Geomtricas de Perfis Sistemas Estruturais. Critrios de
Dimensionamento; Norma NB 14; Mtodo dos Estados Limites. Exerccios
5 10/Mar a 14/Mar Peas Tracionadas: Dimensionamento; rea bruta e rea lquida. Exerccios.
6 17/Mar a 21/Mar Peas Tracionadas: Ligaes parafusadas: dimensionamento. Exerccios.
7 24/Mar a 28/Mar Peas Tracionadas: Ligaes soldadas: dimensionamento. Exerccios.
8 31/Mar a 4/AbrPeas Comprimidas: Flambagem: Carga crtica de flambagem; Uso de tabelas.
Dimensionamento; Exerccios.
9 7/Abr a 11/AbrPeas Comprimidas: Flambagem local e global; perda de estabilidade;
deformao; Uso de tabelas. Dimensionamento. Exerccios.
10 14/Abr a 18/AbrPeas Fletidas. Dimensionamento a flexo; dimensionamento ao
cisalhamento).
11 21/Abr a 25/Abr Mezanino metlico: Dimensionamento.
12 28/Mar a 2/MaiCobertura metlica: Dimensionamento; Ao do vento em estruturas (NBR
6123).
13 5/Mai a 9/Mai Cobertura metlica: Dimensionamento.
14 12/Mai a 16/Mai Cobertura metlica: Dimensionamento.
15 19/Mai a 23/Mai AVALIAO AV1 e entrega do resumo de Estruturas de Madeira
16 26/Mai a 30/MaiReviso Avaliao AV1.
Peas Fletidas. Dimensionamento
17 2/Jun a 6/Jun AVALIAO AV2 Integrada
18 9/Jun a 13/Jun Reviso da Avaliao AV2.
19 16/Jun a 20/Jun AVALIAO AV3 Integrada
20 23/Jun a 27/Jun Reviso da Avaliao AV2.
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3Bibliografia bsica:
BELLEI, Ildony H. Edifcios Industriais em Ao. 2.ed.: Projeto e Clculo, So Paulo, Pini, 1998.
MOLITERNO, A. Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira, 2 edio So Paulo,
Edgard Blcher, 1982
Bibliografia complementar:
SSSEKIND, Jos Carlos. Curso de Anlise Estrutural: Processo de Cross, 4.ed. Porto Alegre, Globo,
1980. v.3.
TIMOSHENKO, S. P. Resistncia dos Materiais , Rio de Janeiro, Livros Tcnicos e Cientficos, 1971.
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4Aula 1
I N T R O D U O
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5O F e r r o
Os primeiros usos do ferro aconteceram, aproximadamente, 8000 anos atrs, em civilizaes tais como a do Egito, da Babilnia, da ndia e, mais tarde a dos fencios e dos etruscos.
Essas civilizaes, usaram o ferro apenas como adornos, na construo de armas e tambm para fins pacficos, na confeco de ferramentas agrcolas.
O uso do ferro em escala industrial s teve lugar em meados do sculo XIX, decorrente da Revoluo Industrial na Inglaterra, Frana e Alemanha.
A primeira obra importante construda em ferro foi a ponte sobre o rio Severn, na Inglaterra, em 1779.
Com a inveno do ao laminado, no sculo XIX , desenvolveram as grandes estruturas, como o Palcio de Cristal em Londres, em 1851. Em Portugal em 1877 , foi construda a ponte Maria Pia.
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6Em 1883 foi inaugurada em Nova York a ponte pnsil de Brooklin, com 487 metros de comprimento e 20000 toneladas de metal projeto de John August Roebling .
Na Frana, Alexandre Gustave Eiffel constri em 1889 a torre que tomou seu nome, para a Exposio Universal de Paris, com 300 metros de altura e 7700 toneladas de perfis metlicos.
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7No Brasil o uso do ferro est relacionada com sua histria.
Em 1590 Afonso Sardinha instalou perto de Sorocaba dois engenhos de fabricao de ferro.
Em 1808, com a vinda de D. Joo VI ao Brasil, originou a instalao da Real Fbrica de Ipanema, em Sorocaba, sob a orientao de tcnicos europeus Varnhagem e Eschwege.
No incio do sculo XX foram surgindo novas usinas. Em 1918 j existia cerca de uma dezena funcionando.
Em 1941 criada, por Getlio Vargas, a Companhia Siderrgica Nacional em Volta Redonda.
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8 Telhados
Edifcios industriais e comerciais.
Hangares
Pontes e viadutos
Torres
Aplicaes das Estruturas Metlicas
Guindastes
Escadas
Mezaninos
Pontes rolantes
Indstria naval e aeronutica
Passarelas
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91961 - Edifcio Avenida Central, no Rio de Janeiro.
1969 Parque Anhembi , em So Paulo
1937 - Ponte Golden Gate, em So Francisco, nos Estados Unidos.
1913 Viaduto Santa Ifignia, em So Paulo.
Construes em Estrutura Metlica
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So Paulo, SP 13 de dezembro de 1969 70 mil m
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So Paulo, SP 13 de dezembro de 1969 70 mil m 25 guindastes
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Aplicaes das Estruturas Metlicas
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Aplicaes das Estruturas Metlicas
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Aplicaes das Estruturas Metlicas
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Aplicaes das Estruturas Metlicas
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Aplicaes das Estruturas Metlicas
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Construes em Estruturas Metlica
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TIPOS DE METAIS
METAIS
NO FERROSOS
ALUMNIO
COBRE
METAIS PESADOS
CHUMBO
NQUEL
ZINCO
MERCRIO
FERROSOS FERRO
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O PROCESSO SIDERRGICO
o processo de obteno do ao, desde a chegada do minrio de ferro at o produto final a ser utilizado no mercado, em diferentes setores;
AO
Liga metlica composta principalmente de ferro e carbono.
% Carbono Resistncia Ductilidade
Mecnica Soldabilidade
Aos de baixo carbono: C 0,3%
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O ao produzido, basicamente, a partir de minrio de ferro, carvo e cal.
A fabricao do ao pode ser dividida em quatro etapas:
1. Preparao da carga
2. Reduo
3. Refino
4. Laminao
O Processo Siderrgico
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1. Preparao da carga
O carvo processado na coqueria e transforma-se em coque.
Grande parte do minrio de ferro (finos) aglomerada utilizando-se cal e finos
de coque.
O produto resultante chamado de sinter.
2. Reduo
Essas matrias-primas, agora preparadas, so carregadas no alto forno.
Oxignio aquecido a uma temperatura de 1000C soprado pela parte de baixo
do alto forno.
O carvo, em contato com o oxignio, produz calor que funde a carga metlica e
d incio ao processo de reduo do minrio de ferro em um metal lquido: o
ferro-gusa.
O gusa uma liga de ferro e carbono com um teor de carbono muito elevado.
O Processo Siderrgico
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O Processo Siderrgico
3. Refino
Aciarias a oxignio ou eltricas so utilizadas para transformar o gusa lquido ou
slido e a sucata de ferro e ao em ao lquido.
Nessa etapa parte do carbono contido no gusa removido juntamente com
impurezas.
A maior parte do ao lquido solidificada em equipamentos de lingotamento
contnuo para produzir semi-acabados, lingotes e blocos.
4. Laminao
Os semi-acabados, lingotes e blocos so processados por equipamentos
chamados laminadores e transformados em uma grande variedade de produtos
siderrgicos, cuja nomenclatura depende de sua forma e/ou composio
qumica.
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Materiais
PROPRIEDADES FSICAS DO AO CONSTANTES FSICAS
Mdulo de Elasticidade E = 20.000 kN/cm2
Mdulo de Elasticidade Transversal G = 7.700 kN/cm2
Coeficiente de Poisson = 0,3
Massa Especfica = 7850 kg/m3
Coeficiente de Dilatao Trmica = 1,2 x 10-5 C
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TENSO x DEFORMAO
O diagrama Tenso x Deformao obtido por meio de ensaio de trao em corpos-de-prova padronizados, em que se define a resistncia ao escoamento (fy) e a resistncia a ruptura (fu).
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P R O P R I E D A D E S D O S A O S E S T R U T U R A I S
Resistncia a propriedade que tem um elemento construtivo de se opor ruptura, quando solicitado por esforos externos.
Rigidez a propriedade que tem um elemento construtivo de se opor s deformaes.
Ductibilidade a capacidade do material de se deformar sob a ao de cargas.
Fragilidade o oposto da ductibilidade. Os aos podem ter caractersticas de elementos frgeis em baixas temperaturas ambientes.
Resilincia a capacidade do material absorver energia mecnica em regime elstico.
Tenacidade a capacidade do material de absorver energia mecnica com deformaes elsticas e plsticas.
Dureza Resistncia ao risco ou abraso.
Fadiga Resistncia a carregamentos repetitivos.
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1MPa = 106 N/m2 = 1000 kN/m2 = 10,2 kgf/cm2 = 145 PSI
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Principais Tipos de Ao
Anexo A da NBR 8800:2008
MR-250 (ASTM A-36)
fy = 250 MPa (escoamento)
fu = 400 MPa (ruptura)
% mx C = 0,26%
AR-350 (ASTM A-572 Gr50)
fy = 350/345 MPa (escoamento)
fu = 450 MPa (ruptura)
% mx C = 0,23%
% mx Mn= 1,35%
Ao estrutural comum
Ao de alta resistncia mecnica e baixa liga
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Anexo A da NBR 8800:2008
AR-350 COR (ASTM A-588/COR 500)
fy = 350/345 MPa (escoamento)
fu = 450 MPa (ruptura)
% mx C = 0,17%
% mx Mn = 1,20%
% mx Ni = 0,40%
Si, Cr, Mo, Cu, V, Mb
Ao de alta resistncia mecnica, baixa liga, e elevada resistncia corroso atmosfrica (patinvel)
Principais Tipos de Ao
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Tipos de Produtos
Produtos Siderrgicos
Perfis Laminados
Barras e Chapas
Perfis cantoneira L, I, H e U.
Produtos Metalrgicos
Perfis Soldados e
de Chapa Dobrada.
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Produtos Siderrgicos
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PERFS
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Produtos Metalrgicos
PERFIS COMPOSTOS POR CHAPAS DOBRADAS OU SOLDADAS
Perfis de Chapa Dobrada
OBSERVAO: No cobertos pela NBR-8800.
Cobertos pela NBR-14672.
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Siderrgicos
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Produtos Metalrgicos
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ELEMENTOS DE LIGAO
PARAFUSOS, PORCAS E ARRUELAS
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LEMBRE-SE: Para cada trabalho tem uma ferramenta adequada!!!
ELEMENTOS DE LIGAOPARAFUSOS, PORCAS E ARRUELAS
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ELEMENTOS DE LIGAOPARAFUSOS, PORCAS E ARRUELAS
LEMBRE-SE: Para cada trabalho tem uma ferramenta adequada!!!
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PARAFUSOS
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sextavada
PORCAS
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ARRUELAS
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ELEMENTOS DE LIGAOSOLDAGEM
Soldagem um processo de unio rgida de duas ou mais partes metlicas, com ou sem a adio de material de enchimento, atravs do fornecimento de energia a regio adjacente zona que est sendo unida, de modo a provocar uma interfuso entre as partes.
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DIMENSIONAMENTO SEGUNDO A NBR-8800:2008
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O dimensionamento de perfis metlicos parte da premissa de que os esforos
resistentes devem sempre ser superiores aos solicitantes para garantir a
estabilidade da estrutura. As solicitaes so dados conhecidos nos problemas de
dimensionamento sendo que a parcela a ser determinada a fora resistente, que
varia de acordo com o tipo de solicitao e com o tipo de seo estudada.
O dimensionamento das peas metlicas est subdividido para cada um dos
esforos analisados (trao, compresso, flexo e corte). O dimensionamento feito
de acordo com o que proposto pela NBR-8800:2008.
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REGRA BSICA DE DIMENSIONAMENTO
Item 4.6.3.2 da NBR-8800:2008
Sd Rd
Sd : Solicitao de Clculo.
Rd : Resistncia de Clculo.
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DIMENSIONAMENTO e EXECUO
O dimensionamento e execuo de uma estrutura pressupe o atendimento s funes para os quais foi concebida, considerando sua vida estimada.
Devem ser verificadas:
Condies de segurana (Estado Limite ltimo);
Condies de desempenho em uso (Estado Limite de Servio);
Garantia das condies de durabilidade com custos compatveis.
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DIMENSIONAMENTO e EXECUO
Os Estados Limites ltimos esto relacionados ao colapso total ou parcial da estrutura, o que compromete a segurana dos usurios, e esto associados ao esgotamento da capacidade resistente, instabilidade e perda de equilbrio.
Os Estados Limites de Utilizao esto relacionados a deficincia no desempenho para as condies de utilizao, como por exemplo, deformaes e vibraes excessivas.
No Brasil, os cdigos de projeto adotam o mtodo dos estados limites como critrio de projeto. As aes so majoradas e combinadas adequadamente e as resistncias dos materiais so divididas por coeficientes parciais de modo a garantir a segurana estrutural.
A NBR 8681:2003 a norma de aes de segurana que serve de referncia para as demais normas de projeto estrutural, incluindo a NBR 8800:2008.
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DIMENSIONAMENTO e EXECUO
A durabilidade das estruturas de ao est fortemente ligada ao desenvolvimento de processos corrosivos e eficiente (pintura, galvanizao, usos de aos de alta resistncia corroso).
A exposio a temperaturas elevadas, provocadas pela ao do fogo em situao de incndio, outro fator que pode compromete a durabilidade da estrutura ou at provocar seu colapso.
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ESTRUTURA E SEUS ELEMENTOS
Estrutura a parte ou conjunto de partes de uma construo que se destina a receber cargas.
Elementos de uma construo
blocoBarraslida
Barraconformada
Folha ou placa
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Classificao dos Elementos de Acordo com a Carga