UNIDADE CURRICULAR PROJECTO DE ESTRUTURAS PARTE ESTRUTURAS METÁLICAS 6º SEMESTRE ENUNCIADOS DE PROBLEMAS AVALIAÇÃO A REALIZAR EM GRUPO

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1 UNIDADE CURRICULAR PROJECTO DE ESTRUTURAS PARTE ESTRUTURAS METÁLICAS 6º SEMESTRE ENUNCIADOS DE PROBLEMAS AVALIAÇÃO A REALIZAR EM GRUPO SEMESTRE INVERNO 2014/2015

2 Problema 1 A estrutura de pavimento de uma garagem pública para automóveis ligeiros é constituída por um conjunto de vigas metálicas treliçadas afastadas de 4.5 m, que suportam uma laje de betão armado cujos materiais são o betão da Classe C35/45 e o aço A500 NR com 0.16 m de espessura. O peso do revestimento da estrutura metálica corresponde a 1.6 KN/m2 da área do piso. Considere que a sobrecarga actua uniformemente em todo o pavimento, e que a laje descarrega simplesmente nos nós superiores da treliça, não existindo interacção aço-betão, mas que os nós superiores da treliça estão todos contaventados pelo pavimento. a - Defina o modelo de cálculo para a treliça, indicando os valores das cargas verticais nos nós superiores, e calcule: a.1 - Pelos métodos de Ritter e do equilíbrio dos nós os esforços normais de dimensionamento em todas as barras da treliça (codão superior, inferior e diagonais). a.2 - Com recurso a um programa de cálculo automático (("Sap" ou "Robot") verifique os resultados obtidos na alínea anterior. b - Admita que as cordas superiores e inferiores são constituídas pelo mesmo tipo de perfil HEA em aço S355 JR(EN ). b.1 - Dimensione os perfis HEA a adoptar nas cordas superiores e inferiores. c - As diagonais são constituídas por 2 perfis UNP soldados às chapas de ligação conforme pormenor tipo indicado. Dimensione os cordões de soldadura no nó superior da diagonal mais solicitadas apresentando o esquema da ligação projectada. d - Desenhe à Esc. 1/5 o pormenor da alínea anterior.

3 Desenhos Figuras

4 Problema 2 Representa-se na figura, um pórtico tipo em estrutura metálica (S275JR), de um pavilhão de uma unidade industrial. As cordas e montantes das asnas representada são perfis laminados tipo HEA, sendo as diagonais tubos RHS. Considere ainda que as rótulas C e F são cilíndricas e que a carga aplicada de Cálculo Rsd é de 120 KN. a - Calcule os esforços axiais em todas as barras da estrutura (cordão superior, inferior e diagonais): a.1 - Pelos métodos de Ritter e do equilíbrio dos nós a.2 - Com recurso a um programa de cálculo automático ("Sap" ou "Robot") e verifique os resultados obtidos na alínea anterior b - Considerando que os pontos de aplicação das cargas estão contaventados, verifique de acordo com o EC3 a segurança aos estados limites últimos da corda superior da asna. c - Verifique de acordo com o EC3 a segurança do elemento AC. Considere que o elemento em análise tem torção restringida d - Verifique de acordo com o EC3 a segurança aos estados limites últimos da corda superior da asna considere. d - Desenhe à Esc. 1/5 um pormenor tipo da ligação de uma diagonal as barras dos cordões superiores e inferiores recorrendo a uma solução soldada. Figura

5 Problema 3 Na figura representa-se uma estrutura articulada em aço S355JR. Admita que todos os nós estão contraventados na direcção normal ao plano da estrutura. a - Determine os esforços axiais em todas as barras da estrutura: a.2 - Com recurso a um programa de cálculo automático (("Sap" ou "Robot") verifique os resultados obtidos na alínea anterior. b - Dimensione a corda superior da estrutura (perfil HEB), considerando apenas o conjunto das cargas móveis indicado na figura. c - Considere agora que ambos os apoios são fixos c.1 - Estime o valor do esforço normal instalado nas cordas superiores e inferiores devidos a uma variação uniforme de temperatura igual a +35ºC (considere que o perfil da corda inferior é igual ao dimensionado na alínea anterior). c.2 - Determine os deslocamentos máximos verticais e horizontais na estrutura. d - No dimensionamento efectuado em b) não teve em conta os efeitos dos momentos secundários das barras. Neste contexto, diga o que entende por momentos secundários e refira meios de minimizar os valores destes momentos, de modo a que seja legitimo desprezá-los para efeitos de cálculo. Figura

6 Problema 4 A figura representa uma asna tipo duma cobertura metálica (Aço S235JR) dum pavilhão localizado no litoral da periferia de Aveiro. O pavilhão em causa representa uma área em planta de 18m x 54m. As asnas estão afastadas entre si 6m e as madres são perfis UNP, dispostos conforme se indica na figura. Admita que a chapa de cobertura e madres são equivalentes a uma carga uniforme de 0.2 kn/m2. Não considere o peso próprio da asna, e admita que os nós da corda inferior estão contraventados de 6 em 6m, na direcção normal ao plano da estrutura. a - Quantifique a acção do vento a considerar no dimensionamento das asnas, actante na direcção e sentido indicado na figura. (Nota: a altura das fachadas é de 7.0 m). b - Determine os esforços axiais em todas as barras da estrutura com base na combinação em que a acção variável é o vento: pelos métodos de Ritter e do equilíbrio dos nós. c - Com recurso a um programa de cálculo automático (("Sap" ou "Robot") verifique os resultados obtidos na alínea anterior. d - Dimensione um perfil tubular RHS (quadrado) a adoptar na corda inferior da asna, para o esforço axial determinado na alínea anterior com base na combinação de acções mais desfavorável correspondente ao E.L.Último. e - Dimensione a diagonal AB mais próxima do apoio fixo, considerando-a constituída por perfis RHS com base na combinação da alínea anterior. f - Numa combinação de acções predominantemente gravíticas, a barra BC deve ser dimensionada como coluna ou coluna-viga? Justifique, referindo-se à influência dos momentos primários no comportamento da peça, traduzido pelo diagrama carga axial-deslocamento transversal. Figura

7 Problema 5 A estrutura metálica em aço S235JR, esquematicamente representada na figura destina-se a suspender provisoriamente um colector em betão armado cheio de água apoiado em travessas em perfis IPE e ligada a duas asnas trianguladas simplesmente apoiadas nas extremidades. a - Admitindo que todos os nós da estrutura estão contaventados na direcção perpendicular ao plano da figura determine os esforços axiais em todas as barras da treliça (codão superior, inferior e diagonais): a.1 - Pelos métodos de Ritter e do equilíbrio dos nós. a.2 - Com recurso a um programa de cálculo automático (("Sap" ou "Robot") verifique os resultados obtidos na aliínea anterior. b - Dimensione os perfis IPE a adoptar nas cordas, diagonais e montantes e nas travessas de apoio do colector. Considere apenas a verificação da segurança aos estados limites últimos, e despreze por simplificação o peso próprio dos perfis e a acção do vento sobre os mesmos. c - Determine a flecha máxima vertical com base nas acções consideradas na alínea a. d - Desenhe à Esc. 1/5 um pormenor tipo da ligação de uma diagonal com as barras dos cordões superiores e inferiores recorrendo a uma solução soldada. Figuras