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1Prof. Dr. Alex Sander Clemente de Souza

Projeto e Dimensionamento de Estruturas metálicas e mistas de aço e concreto

Projeto e Dimensionamento de Estruturas metálicas e mistas de aço e concreto

MÓDULO 1

Projeto e dimensionamento de estruturas metálicas em perfis

soldados e laminados

Ações e segurançaAções e segurança


SEGURANÇA ESTRUTURALSEGURANÇA ESTRUTURAL

Requisitos básicos de segurança

1 - A estrutura deve permanecer adequada ao uso

considerando o custo e a vida útil esperada

2 - Deve resistir a todas a ações atuantes durante a

construção e utilização com custos de manutenção

compatível

Fatores intervenientes na segurança estrutural

� Tipo de estrutura

� Utilização da edificação

� Importância

� Fator de ocupação

� Incertezas inerentes ao projeto



INTRODUINTRODUÇÇÃO DA SEGURANÃO DA SEGURANÇÇA:A:

MMÉÉTODO DOS ESTADOS LIMITESTODO DOS ESTADOS LIMITES

-- Estados limites Estados limites úúltimos (seguranltimos (segurançça)a)

-- Estados limites de Estados limites de SeviSeviççoo (desempenho)(desempenho)

Base Base -- NBR 8681(2003)NBR 8681(2003)““AAçções e seguranões e segurançça nas estruturasa nas estruturas””




--Estados limites Estados limites úúltimos (seguranltimos (segurançça)a)

Estados que por sua simples ocorrência determinam a paralisaEstados que por sua simples ocorrência determinam a paralisaçção, ão, no todo ou em parte, do uso da construno todo ou em parte, do uso da construçção:ão:

�� perda de equilperda de equilííbrio, global ou parcial, admitida a brio, global ou parcial, admitida a

estrutura como corpo restrutura como corpo ríígido;gido;

�� ruptura ou deformaruptura ou deformaçção plão pláástica excessiva dos materiais;stica excessiva dos materiais;

�� transformatransformaçção da estrutura, no todo ou em parte, em ão da estrutura, no todo ou em parte, em

sistema hipostsistema hipostáático;tico;

�� instabilidade por deformainstabilidade por deformaçção ou instabilidade dinâmica ão ou instabilidade dinâmica

(ressonância).(ressonância).




Estados limites de serviEstados limites de serviçço (desempenho)o (desempenho)Estados que por sua ocorrência, repetiEstados que por sua ocorrência, repetiçção ou duraão ou duraçção causam efeitos ão causam efeitos estruturais que não respeitam as condiestruturais que não respeitam as condiçções especificadas para o uso ões especificadas para o uso normal da construnormal da construçção:ão:

��deformadeformaçções excessivas, que afetem a utilizaões excessivas, que afetem a utilizaçção normal da ão normal da

construconstruçção, comprometam seu aspeto estão, comprometam seu aspeto estéético, prejudiquem o tico, prejudiquem o

funcionamento de equipamentos ou instalafuncionamento de equipamentos ou instalaçções ou causem danos ões ou causem danos

aos materiais de acabamento ou aos materiais de acabamento ou ààs partes não estruturais da s partes não estruturais da

construconstruçção;ão;

��vibravibraçções de amplitude excessiva que causem desconforto aos ões de amplitude excessiva que causem desconforto aos

usuusuáários ou causem danos rios ou causem danos àà construconstruçção ou ao seu conteão ou ao seu conteúúdo.do.



dd RS ≤

INTRODUINTRODUÇÇÃO DA SEGURANÃO DA SEGURANÇÇA:A:


fkd SS γ=

1f >γ

m

kd

RR

γ=

1m >γ

Solicitações de cálculo Resistência de cálculo

Buscam se as combinações de ações que produzam solicitações críticas


– Ações: são as causas que provocam esforços e

deformações nas estruturas;

– Solicitações: são os esforços atuantes na estrutura,

decorrentes da atuação das ações;

– Deslocamentos: variação da posição dos diversos

pontos da estrutura.

Ações nas EstruturasAções nas Estruturas


Classificação das ações – NBR 8681

Ações permanentes

Diretas: peso próprio da estrutura e pelos pesos dos elementos construtivos fixos e das instalações

permanentes (NBR 6120)

Indiretas: deformações impostas por retração e fluência do concreto, deslocamentos de apoio e

imperfeições geométricas.

Ações variáveis

Ações Excepcionais

Valores constantes durante a vida útil da estrutura

apresentam variações significativas durante a vida útil da construção.

Ações decorrentes de sobrecargas em pisos e coberturas, de

equipamentos, de divisórias móveis, etc (cargas

acidentais).Ação do vento e variação da temperatura da

estrutura.

duração extremamente curta e probabilidade muito baixa de

ocorrência

explosões, choques de veículos, incêndios,

enchentes e sismos excepcionais.



Valores das ações

Valor Característico (Fk):

Valor representativo

Valor de cálculo

Ações permanentes Valores médios das distribuições de probabilidades de ocorrência.

Ações variáveis: consensual. Probabilidade de 25 a 30% de serem ultrapassada com período de retorno

de 50 anos

Valores característicos

Valores arbitrados para ações excepcionais

Valores reduzidos em função da combinaçãoValores representativos multiplicados por

coeficientes de ponderação adequados



3f2f1ff γγγγ⋅⋅⋅⋅γγγγ⋅⋅⋅⋅γγγγ====γγγγ

açõescombinações

esforços

Ações permanentes favoráveis


Ações de cálculo e Coeficientes de ponderação


Ações permanentes favoráveis

Nq

Nq

P.P.P.P.

Ações variáveis e excepcionais favoráveis não entram nas combinações




3f1fq γ⋅γ=γ





Para estados limites de Serviço

2ff γ=γ

1f =γ

1f ψ=γ

2f ψ=γ

Combinações raras

Combinações freqüentes

Combinações quase permanentes



Coeficientes de ponderação para as resistências

m

kd

RR

γ=

1m >γ

3m2m1mm γ⋅γ⋅γ=γ

Variabilidade nas

propriedades do

material

Diferenças de resistência na

estrutura e no corpo-de-prova

Desvios construtivos e

aproximações

Resistência de cálculoResistência de cálculo


Coeficientes de ponderação para as resistências

3m2m1mm γ⋅γ⋅γ=γ

Para estado limite de serviço 1m =γ

Resistência de cálculoResistência de cálculo


COMBINAÇÕES DE AÇÕES COMBINAÇÕES DE AÇÕES

A combinação das ações deve ser feita de forma que possam ser determinados os efeitos mais desfavoráveis para a estrutura; a verificação dos estados limites últimos e dos estados limites de serviço deve ser realizada em função de combinações últimas e combinações de serviço, respectivamente.



• Para estados limites últimos (segurança)

Devem ser consideradas tantas combinações de ações quantas sejam

necessárias para verificação das condições de segurança em relação

a todos os estados limites últimos aplicáveis. Em cada combinação

devem estar incluídas as ações permanentes e a ação variável

principal, com seus valores característicos e as demais ações

variáveis, consideradas como secundárias, com seus valores

reduzidos de combinação.




– Combinação última normal

)F(F)F( k,Qjj0

n

2jqjk,1Q1q

m

1ik,iGgi ψγ+γ+γ ∑∑

==

FG,k valor característico da ações permanente;FQ1,k valor característico da variável considerada como principal FQj,k valor característico das demais ações variáveis;γg é o coeficiente de ponderação das ações permanentes γq é o coeficiente de ponderação das ações variáveis ψo é o fator de combinação




– Combinação especial ou construtiva

)F(F)F( k,Qjef,j0

n

2jqjk,1Q1q

m

1ik,Gigi ψγ+γ+γ ∑∑

==




– Combinação excepcional

)F(F)F( k,Qjef,j0

n

1jqjexc,Q

m

1ik,Gigi ψγ++γ ∑∑

==


COMBINAÇÕES DE AÇÕESCOMBINAÇÕES DE AÇÕES

• Para estados limites de utilização

– Quase permanentes

)F(F k,Qjj2

n

1j

m

1ik,Gi ψ+∑∑

==

Efeitos de longa duração ou que comprometam a aparência da estrutura

Todas as ações variáveis com seu

valores quase permanentes




• Freqüentes

)F(FF k,Qjj2

n

2jk,1Q1

m

1ik,Gi ψ+ψ+ ∑∑

==

utilizadas para os estados limites reversíveis (que não causam danos

permanentes à estrutura ou a outros componentes da construção).

Relacionadas ao conforto dos usuários.

ações variável principal com seu

valor freqüente

Demais ações variáveis com seus

valores quase permanentes




– Raras

)F(FF k,Qjj1

n

2jk,1Q

m

1ik,Gi ψ++ ∑∑

==

Utilizadas para os estados limites irreversíveis, isto é, que causam

danos permanentes à estrutura ou a outros componentes da

construção.

ação variável principal com seu

valor nominal

Demais ações variáveis com seus

valores freqüentes



Envoltória de esforços para a barra 1

Ações:

CP: 30kg/m2

SC: 25kg/m2

Monovia: 15kN

Vento sucção: 0,70kN/m2

Vento pressão: 0,50kN/m2

Aplicação 1




Carregamentos básicos para o pórtico central

Carga permanente - CP

2

pG2

pGGp Gp Gp

Sobrecarga - SC

2

pQ2

pQQp Qp Qp

kN6,3263,0PG =××=kN32625,0PQ =××=

kN8,17N G1 = kN8,14N Q1 =

carga

Dist. entre

pórticos

Dist. entre

terças

Aplicação 1





Monovia (M)

MP

Vento sucção - VI

2

pVI2

pVIVIp VIp VIp

kN75,181525,1PM =×= kN4,8267,0PVI =××=

kN5,26N M1 = kN6,41N Q1 −=

Aplicação 1





Vento sobrepressão - VII

2

pVII2

pVIIVIIp VIIp VIIp

kN6265,0PVI =××=

kN7,29N Q1 =

Aplicação 1




Combinação com os esforços Positivos:

Combinação com os esforços negativos

)F(F)F( Qjj0

n

2jqj1Q1q

m

1iiGgi ψγ+γ+γ ∑∑

==

VII6,04,1)MSC(5.1CP25,1 ×+++

KN1,1097,296,04,1)5,2685,14(5.18,1725,1N 1comb =××+++×=

)F(F)F( Qjj0

n

2jqj1Q1q

m


==

VI4,1CP0,1 ×+

( ) kN4,406,414,18,170,1N 2comb −=−×+×=

Envoltória de esforços barra 1:kN4,40N −=

kN1,109N=

(compressão)

(tração)

Aplicação 1




Combinação com as ações - Positiva:

)F(F)F( Qjj0

n

2jqj1Q1q

m


==

VII6,04,1)MSC(5.1CP25,1 ×+++

66,04,1)75,183(5.16,325,1comb1 ××+++×=

Não pode ser feita a soma direta.

Monovia com ponto de aplicação

diferente.

7kN 14kN 14kN 14kN 7kN

28,1kN

Aplicação 1




Combinação com as ações - Negativa

( ) 2,84,84,16,30,1comb2 −=−×+×=

4,1kN 8,2kN 8,2kN 8,2kN 4,1kN

)F(F)F( Qjj0

n

2jqj1Q1q

m


==

VI4,1CP0,1 ×+

Aplicação 1



Combinação para ELS

)F(F Qjj2

n

1j

m

1i

Gi ψ+∑∑==

Quase permanente:

Quase freqüente

)F(FF Qjj2

n

2j

1Q1

m

1i

Gi ψ+ψ+ ∑∑==

Raras

)F(FF Qjj1

n

2j

1Q

m

1i

Gi ψ++ ∑∑==

Aplicação 1


Combinação para ELS

Combinação quase permanente )F(F Qjj2

n

1j

m

1i

Gi ψ+∑∑==

)F(F Qjj2

n

1j

m

1i

Gi ψ+∑∑==

Quase permanente:

VII0M5,0SC4,0CP +++

Quase freqüente

)F(FF Qjj2

n

2j

1Q1

m

1i

Gi ψ+ψ+ ∑∑==

VII0M5,0SC6,0CP +++

VII0SC4,0M8,0CP +++

Raras

)F(FF Qjj1

n

2j

1Q

m

1i

Gi ψ++ ∑∑==

VIIMSCCP 3.08,0 +++VIISCMCP 3.06,0 +++

COMBINAÇÕES DE AÇÕESCOMBINAÇÕES DE AÇÕESAplicação 1

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