A SEGURANÇA NAS ESTRUTURAS

Transcrição

1 A SEGURANÇA NAS ESTRUTURAS CONCEITO DE SEGURANÇA Quando uma estrutura pode ser considerada segura? SEGURANÇA: Resistência Estabilidade Durabilidade ENVOLVE DOIS CONCEITOS: Conceito Qualitativo: (Método Intuitivo) Conceito Quantitativo

2 SEGURANÇA: DIFÍCIL QUANTIFICAÇÃO: Motivo: Muitos fatores influenciam a segurança Variabilidade das ações e das resistências Importância da estrutura Custo dos danos Imprecisões geométricas Imprecisões / Incertezas dos métodos de cálculo INTRODUÇÃO DA SEGURANÇA : Métodos Clássicos Método dos Estados Limites

3 MÉTODOS DE VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA MÉTODO DAS TENSÕES ADMISSÍVEIS Determinação as solicitações (M,N,V): as ações máximas (serviço) Determinação das tensões máximas correspondentes Aplicação de um Fator de Segurança: FS > 1,0 Condição de Segurança: σ σ ADM σ RUP FS σ tensões atuantes σ ADM tensões admissíveis σ RUP tensões de ruptura FS: varia conforme o material, para a mesma segurança FS (aço) 1,7 FS (madeira) 4 a 5 FS (fundações solo) 2 a 3 PRINCIPAIS CRÍTICAS AO MÉTODO FS grande não significa necessariamente grande segurança (portanto FS não mede segurança) Não levam em conta a combinação (simultaneidade) das ações (cargas com valores máximos super-dimensionamento) Não fornece informação sobre a capacidade máxima da estrutura (não avalia a distância entre utilização e ruptura) (margem segurança real)

4 MÉTODOS DE VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES Conceito de Estado Limite: Situação (limite) a partir da qual a estrutura deixa de atender a uma das finalidades de sua construção Estado Limite Último (torna-se insegura) Estado Limite de Serviço (inadequada para o uso) Estado Limite Último Esgotamento da capacidade de sustentação Pode ocorrer por: Ruptura de seções Colapso da estrutura Perda de estabilidade Deterioração por fadiga

5 Estado Limite de Serviço Durabilidade, Aparência, Conforto do Usuário, Bom desempenho Exemplos: Deformações e deslocamentos excessivos no uso normal Fissuração excessiva Vibrações excessivas Verificação da Segurança: - Majorar as ações / esforços solicitantes - Reduzir as resistências dos materiais - Segurança: Sd R d S d : esforço solicitante de cálculo (ou de projeto) R d : esforço resistente de cálculo (ou de projeto)

6 S d S k f S k : Ação (Solicitação) característica (quantil 5% : mais desfavorável) f : Coeficiente de ponderação das ações R d R k m R k : Resistência característica (quantil 5% : mais desfavorável) m : Coeficiente de ponderação das resistências f e m definidos pelas normas técnicas para introduzir níveis de segurança aceitáveis contra a ocorrência de cada estado limite Cobrir as incertezas (inevitáveis) do cálculo estrutural Para as RESISTÊNCIAS ( m ) : Essencialmente a variabilidade da resistência No Estado Limite Último : Para o concreto : Para o aço : 1,4 1, 15 m c m s

7 Para as AÇÕES ( m ) : f f1 f 3 f1 : considera a variabilidade das ações f2 : considera a simultaneidade das ações f3 : considera: os desvios geométricos nas construções (vãos, seções) erros teóricos da análise estrutural (modelos) imprecisões de cálculo f1 f 3 Valores fornecidos na tabela 11.1 da NBR 6118 Valores fornecidos na tabela 11.2 da NBR 6118 ψ0 : Verificações do Estado Limite Último (ELU) ψ1 : para Combinações Freqüentes (ELS) ψ2 : para Combinações Quase-Permanentes (ELS) 1,0 : para Combinações Raras (ELS)

8 CLASSIFICAÇÃO DAS AÇÕES DEFINIÇÃO DE AÇÃO Causas que provocam esforços e deformações nas estruturas Não necessariamente são forças aplicadas Ações permanentes (g ) Pequena variabilidade ao longo da vida útil Efeitos tendem a se estabilizar ao longo da vida útil Exemplos: Peso próprio Fluência e Retração do concreto Recalques de apoio Protensão Desaprumo Ações variáveis (q) Grande variabilidade ao longo da vida útil Podem atuar ou não (ou atuar parcialmente) Exemplos: Sobrecarga de uso (cargas acidentais) Cargas móveis (veículos) Variações de temperatura Vento

9 Ações excepcionais (exc) Duração extremamente curta e probabilidade muito baixa de ocorrência (mas que devem ser consideradas no projeto de determinadas estruturas) Exemplos: Sismos (terremotos) Incêndio Explosões, choques de veículos, etc. Segurança ao longo da vida útil da estrutura (e economia)... As ações variáveis e excepcionais podem atuar simultaneamente com as ações permanentes? Qual é a probabilidade de que essas ações atuem simultaneamente? Ações Permanentes Ex: Peso próprio das estruturas tempo Ações Variáveis Ex: Sobrecarga de utilização tempo Ações Variáveis Ex: Ação do Vento tempo Qual situação será a mais crítica no dimensionamento?

10 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Testar todas as possibilidades que podem ser críticas no dimensionamento Combinar as ações Combinações Últimas Estado Limite Último Combinações últimas normais Combinações últimas especiais ou de construção Combinações últimas excepcionais Combinações de Serviço Estado Limite de Serviço Combinações Quase Permanentes de Serviço Combinações Freqüentes de Serviço Combinações Raras de Serviço

11 COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS AÇÕES Combinações de ações Consideração da variabilidade das ações e aproximações feitas em projeto E.L.U. : Valores de f1 f 3 Permanentes (g) Variáveis (q) Ações Protensão (p) Recalques de apoio e retração D 1) F G T D F D F Normais 1,4 1,0 1,4 1,2 1,2 0,9 1,2 0 Especiais ou de construção 1,3 1,0 1,2 1,0 1,2 0,9 1,2 0 Excepcionais 1,2 1,0 1,0 0 1,2 0,9 0 0 Onde: D é desfavorável, F é favorável e T é temporária 1) Para as cargas permanentes de pequena variabilidade, como o peso próprio das estruturas, especialmente as pré-moldadas, esse coeficiente pode ser reduzido para 1,3. Fonte: Tabela 11.1 da NBR 6118:2003 (tabela adaptada) Fatores de redução de combinação para a consideração da simultaneidade das ações: E.L.U e E.L.S. Valores de Ações ψ o ψ 1 ψ 2 Cargas acidentais de edifícios Locais em que não há predominância de pesos de equipamentos que permanecem fixos por longos períodos de tempo, nem de elevadas concentrações de pessoas 1) Locais em que há predominância de pesos de equipamentos que permanecem fixos por longos períodos de tempo, ou de elevadas concentrações de pessoas 2) 0,5 0,4 0,3 0,7 0,6 0,4 Biblioteca, arquivos, oficinas e garagens 0,8 0,7 0,6 Vento Temperatura Pressão dinâmica do vento nas estruturas em geral Variações uniformes de temperatura em relação à média anual local 0,6 0,3 0 0,6 0,5 0,3 1) Edifícios residenciais. 2) Edifícios comerciais, de escritórios, estações e edifícios públicos. Fonte: Tabela 11.2 da NBR 6118:2003 (tabela adaptada)