ESTRUTURAS METÁLICAS, MADEIRAS E ESPECIAIS

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1 ESTRUTURAS METÁLICAS, MADEIRAS E ESPECIAIS TARSO LUÍS CAVAZZANA Engenheiro Civil, Mestre em Recursos Hídricos e Tecnologias Ambientais, MBA em Gestão Empresarial

2 Plano de ensino CARGA HORÁRIA SEMANAL: 02 Horas/Aula (02 Teoria) CARGA HORÁRIA SEMESTRAL: 40 Horas

3 EMENTA Materiais Metálicos Produtos Siderúrgicos Produtos Metalúrgicos Ações Estruturais Seções Transversais Métodos dos Estados Limites Barras Tracionadas Ligações Parafusadas Barras Comprimidas Barras Flexionadas

4 EMENTA Ligações Soldadas Madeiras de Construção Ensaios e Bases de Cálculo Ligações Estruturais Tesouras Pontaletes e Escoramentos Vigas e Treliças de Madeira

5 OBJETIVOS GERAIS Capacitar o aluno para o conhecimento do uso dos materiais metálicos, normas de cálculo, critérios de dimensionamento para vigas, colunas, tirantes, escadas, chapas etc. Tipos de conexões entre as peças, solda, parafusos, etc. Ação de vento. Estruturas de madeira abrangendo tesouras para telhados, pontes, sistemas de escoramento, fôrmas de estruturas, etc.

6 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Habilitar o aluno para o dimensionamento à flexão, à tração à compressão e à flexo-compressão de Flambagem, estudo de estabilidade, torção, etc Dimensionamento de conexões soldadas e parafusadas em estruturas metálicas, além de capacitar o aluno a também elaborar e responsabilizar-se profissionalmente por projetos de estruturas de madeira.

7 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Produtos Siderúrgicos, Produtos Metalúrgicos, Perfis, Normas Técnicas. Ações Estruturais, Diagramas, Tensão X Deformação de Aços, Aço Estrutural. Características Geométricas das Seções Transversais. Métodos dos Estados Limites. Barras Tracionadas, Ligações Parafusadas. Barras Comprimidas, Barras Flexionadas. Ligações Soldadas. Propriedades Físicas e Mecânicas da Madeira.

8 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Madeiras para Construção Produtos Comerciais. Ensaios de Madeiras Bases de Cálculo. Ligações de Peças Estruturais. Peças Tracionadas Emendas. Peças Comprimidas Axialmente Flambagem. Vigas Simples e Armadas. Treliças Planas. Normas Técnicas.

9 ESTRATÉGIA DE TRABALHO Apostilas e textos. Exercícios em sala. Projeção de vídeos e de transparências. Materiais demonstrativos (parafusos, perfis, etc).

10 AVALIAÇÃO MF=(0,7*(P1+P2)/2)+0,3*MTR MF = Média final P1= Nota da Prova 1 P2= Nota da Prova 2 MTR= Média aritmética de Trabalhos e Relatórios Exame final tem que tirar no mínimo o complementar de MF para 10.

11 BIBLIOGRAFIA - Básica PFEIL, W,; PFEIL, M. Estruturas de Aço - Dimensionamento Prático, Editora LTC, Rio de Janeiro PFEIL, W. Estruturas de Madeira, Editora LTC, Rio de Janeiro, CARVALHO, M. Construções de Madeira, Editora Ao Livro Técnico S.A., Rio de Janeiro, 1998.

12 BIBLIOGRAFIA - Complementar SANTOS F. Estruturas Metálicas -Projeto e Detalhes para Fabricação, Editora Mc Graw-Hill, São Paulo, NBR-7190: Cálculo e Execução de Estruturas de Madeira, Editora ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, 2004.

13 BIBLIOGRAFIA - Complementar SANTOS F. Estruturas Metálicas -Projeto e Detalhes para Fabricação, Editora Mc Graw-Hill, São Paulo, NBR-7190: Cálculo e Execução de Estruturas de Madeira, Editora ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, 2004.

14 Produtos Siderúrgicos, Produtos Metalúrgicos, Perfis, Normas Técnicas. Os produtos siderúrgicos são as barras de aços planos (chapas) ou longos (ferro redondo, cantoneiras, ferro chato, vigas I (W) e H). São os materiais brutos, feitos com os metais, principalmente o ferro, extraídos das minas. Os produtos metalúrgicos são aqueles que processam os siderúrgicos, que pode ser desde um Perfil, até uma estrutura completa (galpões, coberturas, fechamentos, telhas);

15 Produtos Siderúrgicos, Produtos Metalúrgicos, Perfis, Normas Técnicas. Normas:

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23 São Paulo-1959.

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34 Cuidado ao comparar soluções com diferentes materiais

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45 Edifício Paracelsus- BH, 1993

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121 Teste das barras da estrutura metálica. Determinados os esforços N d, V d, M d, a normal, cortante e Momento de cálculo, deve-se verificar para a barra metálica: (N d /f u.a s )+(V d /f y.a s )+(M d /f y.w) 1,0, para estado limite último. Também, sendo L o vão, deve-se verificar a flecha f. f L/200 entre apoios e f L/100 nos balanços.

122 Ligações Parafusadas Tração: ruptura da Ap por esforço normal de tração N t, Rd =0,75.Ap.f up /ˠ N t, Rd : Normal de Tração Resistente de Cálculo (N); Ap: Área da secção transversal do parafuso; f up :Tensão de ruptura do parafuso; ˠ:Coeficiente de minoração, 1,35 para parafusos com especificação estrutural e 1,55 para parafusos comuns e sem qualificação estrutural;

123 Ligações Parafusadas Tipos de ruptura por cisalhamento: a) Ruptura por corte do fuste; b) Ruptura por esmagamento da chapa na superfície de apoio; c) Ruptura por rasgamento da chapa entre o furo e a borda ou entre os furos consecutivos; e d) Ruptura por tração da chapa na secção transversal líquida.

124 Ligações Parafusadas Cisalhamento: ruptura da Ap por esforço cortante. Força cortante na rosca do parafuso V Rd =0,45.Ap.f up /ˠ, ˠ=1,55 para parafuso de alta resistência e ˠ=1,65 para parafuso sem qualificação estrutural. Pressão de contato ou esmagamento F Rd =2,4.d.t.f u /ˠ, ˠ=1,35; f u é a tensão de ruptura da chapa; t a espessura da chapa; d é o diâmeto do parafuso.

125 Ligações Parafusadas Cisalhamento: ruptura da Ap por esforço cortante. Rasgamento entre furos ou furo e borda na chapa F Rd =t.e.f u /ˠ, ˠ=1,35; e a distância menor, a partir do centro do furo, na direção do esforço, à borda mais próxima do furo adjacente ou à extremidade do elemento conectado.

126 Ligações Parafusadas Rasgamento da parte conectada tração ou cisalhamento a) Para parafusos próximos à extremidade da barra, A nt.f u >0,6.A nv.f u F Rd =(0,6.A gv.f y+ 0,6A nt.f u )/ˠ, ˠ=1,35. b) Para parafusos alinhados com o esforço atuante, 0,6.A nv.f u >A nt.f u F Rd =(0,6.A nv.f y+ 0,6A gt.f y )/ˠ, ˠ=1,35. Sendo as seguintes as áreas susceptíveis a ruptura por rasgamento: A gt é a área bruta sujeita a tração; A gv é a área bruta sujeita ao cisalhamento; A nt é a área líquida sujeita a tração; A nv é a área líquida sujeita ao cisalhamento.

127 Ligações Parafusadas a) É quando se tem os parafusos alinhados no sentido ortogonal do esforço. F a) É quando se tem os parafusos alinhados no sentido do esforço. F

128 Ligações Parafusadas Normal e cortante combinadas: fazer também as seguintes verificações: a) Para parafusos com qualificação estrutural: (Nt,Sd/Nt, Rd)+(VSd/VRd)<1,25 b) Para parafusos sem qualificação estrutural: (Nt,Sd/Nt, Rd)+(VSd/VRd)<1,0

129 Ligações Parafusadas Diâmetro nominal do parafuso (d) Diâmetro do furo padrão Espaçamento mínimo entre eixos: Entre furos: 3d Entre borda e furo: 1,5d Dimensões máximas de furos (mm) Diâmetro do furo alargado Diâmetro do furo pouco alongado Diâmetro do furo muito alongado <12,5 d+0,8 d+1,5 (d+0,8)x(d+6) (d+0,8)x(2,5xd) >=12,5 d+1,5 d+5 (d+1,5)x(d+6) (d+1,5)x(2,5xd)

130 Ligações Soldadas Juntas de topo: Tração ou compressão, Normal ou 90, ao eixo da solda: F Rd =L.t ef.f y /ˠ, ˠ=1,1 e, L o comprimento de solda, t ef secção efetiva da solda. Para penetração total, t ef é a menor espessura do metal base. Cisalhamento na secção efetiva testar solda (w) e material (y): F Rd =L.t ef.(0,6.f w )/ˠ, ˠ=1,25; F Rd =L.t ef.(0,6.f y )/ˠ, ˠ=1,1

131 Ligações Soldadas Solda de filete em superfícies planas: ELU de ruptura do metal base, paralelo ao eixo da solda: 1) L/t<25 F Rd =[1-0,01.L/t].L.t.f u /ˠ, ˠ=1,65, t é a menor espessura entre as chapas interligadas. 2) L/t 25 F Rd =0,75.L.t.f u /ˠ, ˠ=1,8 ELU de ruptura do metal base, normal ao eixo da solda: 1) F Rd =L.t.f u /ˠ, ˠ=1,65, t<3,75mm. 2) t>3,75mm, obedecer (1) e F Rd 0,75.L.t ef.f w /ˠ, ˠ=1,65, tef=0,7.w, a menor espessura da secção transversal da solda junto às partes interligadas.

132 Ligações Soldadas Solda de filete em superfícies curvas: ELU de ruptura do metal base, normal ao eixo da solda: 1) F Rd =0,83.L.t.f u /ˠ, ˠ=1,8, t é a menor espessura entre as chapas interligadas. ELU de ruptura do metal base, paralelo ao eixo da solda: 1) t ef 2t e h LF Rd =1,50.L.t.f u /ˠ, ˠ=1,8, h é a altura da borda normal à solda. 2) t t ef <2t e h<lf Rd =0,75.L.t.f u /ˠ, ˠ=1,8.

133 Ligações Soldadas complementos para t>3,75mm ELU de ruptura da solda para t>3,75mm, F Rd 0,75.L.t ef.f w /ˠ, ˠ=1,65, t ef = 0,7w em superfícies planas, t ef = 0,3r e o raio externo em apenas uma superfície curva, t ef = 0,5r e o raio externo em duas superfícies curvas com r e 12,5mm, t ef = 0,37r e o raio externo em duas superfícies curvas com r e >12,5mm,

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154 FORÇA DO VENTO DIFERENÇA DE PRESSÃO.

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162 LOCAL DA OBRA

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172 Exemplo 02 Determinação da Ação dos Ventos sobre a Estrutura Região de Ilha Solteira V 0 = 40 m/s Topografia plana S 1 = 1,0 S 2 Categoria IV Dimensões da Estrutura

173 Exemplo 02 Vão livre: 13,20 m Comprimento da edificação: 28,00 m Telha recomendada: cimento amianto ondulada de 6 mm Pé direito: 4,00 m Madeira: C-60 Ângulo de inclinação do telhado: 15º

174 Exemplo 02

175 Exemplo 02

176 Exemplo 02

177 Exemplo 02. Para Vento Para Vento z 5,73m 0º classe A 90º classe B S 3 Grupo 3 S 3 = 0,95 S 2 S 0,86 2 0,83 V V Vento Vento q R 0,0613V Vento Vento 0 S 1 0º V S R 90º V 2 R 2 R S 32,68m / s 31,54m / s 0º q 65,47m / s 90º q 60,98m / s 3

178 Exemplo 02 Determinação dos Coeficientes de Pressão Externa. h b 4,0 13,2 0,303 a b 28 13,2 2,12

179 Exemplo 02 Determinação dos Coeficientes de Pressão Interna Para. as 4 faces permeáveis C C pi pi 0 ou 0,3 Determinação das Condições mais Críticas 1º - Vento 0º (Sucção)

180 Exemplo 02 2º - Vento 0º (Sobrepressão) 3º - Vento 90º (Sucção). Combinações 1 g 2 g 3 g perm g 0,75 2º cond perm g 0,75 1º cond perm 0,75 3º cond g

181 g = 1,4 (ação de grande variabilidade) efeito desfavorável g = 0,9 (ação de grande variabilidade) efeito favorável g = 1,4 (ação variável) 0,75 (fator de redução - curta duração - vento). Determinação dos Carregamentos Variáveis A força no nó é dada por F = C p q A 1º Condição: Vento 0º (Sucção) Nó1e Nó 9 F Nó 2 e Nó 8 F Nó 3 e Nó 7 F Nó 4 e Nó 6 F Nó 5 F 1,61 0,8 65,47 0,15 2 0,8 65,47 0,8 65,47 0,15 1,69 2 1,765 4,66 4,66 4,66 430,79 kg 242,85 kg 233,09 kg 1,611,67 0,8 65,47 4,66 402,72 kg 2 0,8 65,47 1,69 4,66 412,48 kg

182 2º Condição: Vento 0º (Sobrepressão) kg F Nó kg F Nó e Nó kg F Nó e Nó kg F Nó e Nó kg F Nó e Nó 91,07 4,66 2 1,69 0,15 65,47 0, ,54 4,66 1,765 65,47 0, ,68 4,66 1,69 65,47 0, ,02 4,66 2 1,67 1,61 65,47 0, ,41 4,66 2 1,61 0,15 65,47 0, º Condição: Vento 90º (Sucção)

183 3º Condição: Vento 90º (Sucção) kg F Nó kg F Nó kg F Nó kg F Nó kg F Nó kg F Nó kg F Nó kg F Nó kg F Nó kg F Nó 108,55 4,66 2 1,61 0,15 60,98 0, ,55 4,66 2 1,67 1,61 60,98 0, ,10 4,66 1,69 60,98 0, ,62 4,66 1,765 60,98 0, ,15 4,66 2 1,69 0,15 60,98 0, ,87 4,66 2 1,69 0,15 60,98 1, ,55 4,66 1,765 60,98 1, ,24 4,66 1,69 60,98 1, ,88 4,66 2 1,67 1,61 60,98 1, ,38 4,66 2 1,61 0,15 60,98 1,0 1

184 Determinação dos Esforços Normais nas Barras:. Carga Permanente + Vento 90º (Sucção) Carga Permanente + Vento 0º (Sucção) Carga Permanente + Vento 0º (Sobrepressão) Madeiras: Verificações para Peças Curtas Verificações para Peças Esbeltas

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