Exame de Estruturas Metálicas. Mestrado integrado em Engenharia Civil. 30 de Janeiro de 2014. 1/3

ESTRUTURAS METÁLICAS Mestrado em Engenharia Civil 4º Ano - 1º Semestre – 30 de Janeiro de 2014 Responsável: Prof. Ricardo Vieira Durante o exame não é permitido o manuseamento de telemóveis. Identifique todas as folhas com o número e nome. Entregue cada problema em grupos de folhas separadas. Justifique adequadamente todas as respostas. Consulta apenas de formulário da disciplina. Não é permitida a utilização de máquina de calcular programáveis, gráficas ou com memórias alfanuméricas. Duração: 3h00m

Problema 1

Considere a secção constituída por 4 cantoneiras (LNP 100 x 10) soldadas a uma chapa (300 x 10) em aço S275 JR conforme representado na figura 1.

(1,0 val) a) Classifique a secção de acordo com EC3 para a flexão em torno do eixo y e do eixo z.

(1,5 val) b) Determine o valor dos momentos plásticos da secção, Mpl,y e Mpl,z.

(1,5 val) c) Verifique a segurança da secção de acordo com o EC3 para a seguinte solicitação: NEd =400 kN, My,Ed = 200 kNm e Mz,Ed = 40 kNm.

(1,0 val) d) Represente qualitativamente o diagrama de interacção N-My para uma secção do tipo IPE de classe 3.

Figura 1

Problema 2 Considere a viga representada na figura 2a e admita o momento plástico resistente da viga Mpl=320 kNm.

(2,5 val) a) Calcule a carga de colapso plástico da viga para α =0,2 e L=6 m, indicando qual o mecanismo e a distribuição de momentos flectores de colapso;

(1,5 val) b) Determine a gama de valores que o parâmetro α pode assumir de forma a que o resultado da alínea anterior se mantenha.

(1,0 val) c) A viga contínua representada na figura 2b tem uma carga de colapso de Pu= 6 Mpl/L. Com base neste exemplo, explique o conceito de redistribuição de esforços.

Figura 2a Figura 2b

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Problema 3

Considere a estrutura representada na figura 3 constituída por perfis HEA180 em aço S275JR (classificados como de classe 1). Admita todas as barras axialmente indeformáveis e totalmente impedidas de se deslocarem na direcção perpendicular ao plano do pórtico. A estrutura está solicitada por 2 cargas de valor QEd=50 kN e por uma outra com o valor de PEd=500 kN, conforme representado na figura. A reacção vertical em F vale QEd/4 com o sentido e a direcção indicados.

(2,0 val) a) Determine o valor máximo da tensão normal na secção B, tendo em conta os efeitos geometricamente não lineares e admitindo uma imperfeição geométrica sinusoidal com o valor de 5 mm em B.

b) De acordo com o EC3:

(2,5 val) b1) determine o valor de cálculo do esforço normal resistente à encurvadura (Nb,Rd) das barras ABC e CDE.

(1,5 val) b2) verifique a segurança da viga-coluna CDE.

Figura 3

Problema 4

Considere a ligação de uma viga metálica (IPE300, tw = 7,1 mm) a um montante através de duas cantoneiras (LNP 60 x 6). As cantoneiras estão aparafusadas à alma da viga (4 M16 classe 4.6) e soldadas ao montante por um cordão com espessura de a = 4 mm, conforme representado na figura 4. A ligação deverá transmitir um esforço transverso de VEd=200 kN cuja linha de acção coincide com o alinhamento dos parafusos.

(2,0 val) a) Verifique a segurança da ligação soldada entre as cantoneiras e o montante;

(2,0 val) b) Verifique a segurança da ligação aparafusada (Categoria A) entre as cantoneiras e a alma da viga.

Figura 4

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