REVISÃO: SEGURANÇA ESTRUTURAL

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA Curso de Graduação em Engenharia Civil ECC 1006 Concreto Armado A REVISÃO: SEGURANÇA ESTRUTURAL (Aulas 15-16) Gerson Moacyr Sisniegas Alva

2 Quando uma estrutura pode ser considerada Quando uma estrutura pode ser considerada SEGURA?

3 A SEGURANÇA NAS ESTRUTURAS CONCEITO DE SEGURANÇA Resistência Estabilidade Durabilidade Envolve dois conceitos: Conceito Qualitativo: (Método Intuitivo) Conceito Quantitativo

4 SEGURANÇA: DIFÍCIL QUANTIFICAÇÃO Motivo: Muitos fatores influenciam i 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 Limitesit

5 Conceito de Estado Limite: MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES 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

6 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: S R d d S d : esforço solicitante it t de cálculo l (ou de projeto) R d : esforço resistente de cálculo (ou de projeto)

7 S = S d k f S k : Ação (Solicitação) característica (quantil 5% : mais desfavorável) f : Coeficiente de ponderação das ações f R = R d R k m R k m : Resistência característica (quantil 5% : mais desfavorável) : Coeficiente de ponderação das resistências f ; 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

8 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 = Para as AÇÕES ( f ) : m s = f = f1 f 2 f 3 f1 f2 : considera a variabilidade das ações : considera a simultaneidade das ações f3 : considera: os desvios geométricos nas construções (vãos, seções) erros teóricos da análise estrutural (modelos) imprecisões de cálculo

9 f = f1 f 2 f 3 Valores fornecidos na tabela 11.1 da NBR 6118 f1 f 3 Consideração da variabilidade das ações e aproximações feitas em projeto E.L.U. : Combinações de ações Ações Permanentes Variáveis Protensão Recalques de apoio (g) (q) (p) 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 1,3 1,0 1,2 1,0 1,2 0,9 1,2 0 de construção 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.

10 f 2 Valores fornecidos na tabela 11.2 da NBR 6118 Fatores de redução de combinação para a consideração da simultaneidade das ações: ELUeELS E.L.U E.L.S. Ações ψ o ψ 1 ψ 2 Locais em que não há predominância de pesos de equipamentos que permanecem fixos por 0,5 0,4 0,3 Cargas acidentais de edifícios longos períodos de tempo, nem de elevadas concentrações de pessoas 1) Locais em que há predominância de pesos de 0,7 0,6 0,4 equipamentos que permanecem fixos por longos períodos de tempo, ou de elevadas concentrações de pessoas 2) Biblioteca, arquivos, oficinas e garagens 0,8 0,7 0,6 Vento Pressão dinâmica do vento nas estruturas em 0,6 0,3 0 geral Temperatura Variações uniformes de temperatura em relação 0,6 0,5 0,3 à média anual local 1) Edifícios residenciais. 2) Edifícios comerciais, de escritórios, estações e edifícios públicos. Estado Limite Último (ELU) f = ψ f 2 0 f 2 f 2 = ψ = ψ Estado Limite de Serviço (ELS) 1 2 f = 1,0 2 Combinações Freqüentes Combinações Quase-Permanentes Combinações Raras

11 Definição de ação: CLASSIFICAÇÃO DAS AÇÕES 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

12 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 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.

13 Segurança ao longo da vida útil da estrutura (e economia)... As ações variáveis i e excepcionais i podem atuar simultaneamente t com as ações permanentes? Ações Permanente es Ex: Peso próprio das estruturas tempo Qual é a probabilidade de que essas ações atuem simultaneamente? Ações Variáveis Ex: Sobrecarga de utilização tempo Qual situação será a mais crítica no dimensionamento? ões Variáveis Açõ Ex: Ação do Vento tempo

14 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