MÓDULO 1 Projeto e dimensionamento de estruturas metálicas em perfis soldados e laminados

Transcrição

1 Projeto e Diensionaento de de Estruturas etálicas e istas de de aço e concreto MÓDULO Projeto e diensionaento de estruturas etálicas e perfis soldados e lainados

2 Ações e segurança

3 SEGURANÇA ESTRUTURAL Requisitos básicos de segurança - A estrutura deve peranecer adequada ao uso considerando o custo e a vida útil esperada - Deve resistir a todas a ações atuantes durante a construção e utilização co custos de anutenção copatível Fatores intervenientes na segurança estrutural Tipo de estrutura Utilização da edificação Iportância Fator de ocupação Incertezas inerentes ao projeto 3

4 SEGURANÇA ESTRUTURAL INTRODUÇÃO DA SEGURANÇA: A: MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES - Estados liites últios (segurança) a) - Estados liites de Seviço (desepenho) Base - NBR 868(003) Ações e segurança a nas estruturas 4

5 SEGURANÇA ESTRUTURAL MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES -Estados liites últios (segurança) a) Estados que por sua siples ocorrência deterina a paralisação, no todo ou e parte, do uso da construção: perda de equilíbrio, global ou parcial, aditida a estrutura coo corpo rígido; r ruptura ou deforação plástica excessiva dos ateriais; transforação da estrutura, no todo ou e parte, e sistea hipostático; tico; instabilidade por deforação ou instabilidade dinâica (ressonância). 5

6 SEGURANÇA ESTRUTURAL MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES Estados liites de serviço o (desepenho) Estados que por sua ocorrência, repetição ou duração causa efeitos estruturais que não respeita as condições especificadas para o uso noral da construção: deforações excessivas, que afete a utilização noral da construção, coproeta seu aspeto estético, tico, prejudique o funcionaento de equipaentos ou instalações ou cause danos aos ateriais de acabaento ou às s partes não estruturais da construção; vibrações de aplitude excessiva que cause desconforto aos usuários ou cause danos à construção ou ao seu conteúdo. 6

7 SEGURANÇA ESTRUTURAL INTRODUÇÃO DA SEGURANÇA: A: MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES Solicitações de cálculo Resistência de cálculo S R d d S d = S k f f > R d = R k > Busca se as cobinações de ações que produza solicitações críticas 7

8 Ações nas Estruturas Ações: são as causas que provoca esforços e deforações nas estruturas; Solicitações: são os esforços atuantes na estrutura, decorrentes da atuação das ações; Deslocaentos: variação da posição dos diversos pontos da estrutura. 8

9 Ações nas Estruturas Classificação das ações NBR 868 Ações peranentes Valores constantes durante a vida útil da estrutura Diretas: peso próprio da estrutura e pelos pesos dos eleentos construtivos fixos e das instalações peranentes (NBR 60) Indiretas: deforações ipostas por retração e fluência do concreto, deslocaentos de apoio e iperfeições geoétricas. Ações variáveis apresenta variações significativas durante a vida útil da construção. Ações decorrentes de sobrecargas e pisos e coberturas, de equipaentos, de divisórias óveis, etc (cargas acidentais).ação do vento e variação da teperatura da estrutura. Ações Excepcionais duração extreaente curta e probabilidade uito baixa de ocorrência explosões, choques de veículos, incêndios, enchentes e sisos excepcionais. 9

10 Ações nas Estruturas Valores das ações Valor Característico (F k ): Ações variáveis: consensual. Probabilidade de 5 a 30% de sere ultrapassada co período de retorno de 50 anos Ações peranentes Valores édios das distribuições de probabilidades de ocorrência. Valores característicos Valor representativo Valores arbitrados para ações excepcionais Valor de cálculo Valores reduzidos e função da cobinação Valores representativos ultiplicados por coeficientes de ponderação adequados 0

11 Ações nas Estruturas Ações de cálculo e Coeficientes de ponderação f = f f esforços f3 ações cobinações Ações peranentes favoráveis

12 Ações nas Estruturas Ações de cálculo e Coeficientes de ponderação Ações peranentes favoráveis Nq P.P. P.P. Nq Ações variáveis e excepcionais favoráveis não entra nas cobinações

13 Ações nas Estruturas Ações de cálculo e Coeficientes de ponderação q = f f 3 3

14 Ações nas Estruturas Ações de cálculo e Coeficientes de ponderação 4

15 Ações nas Estruturas Ações de cálculo e Coeficientes de ponderação Para estados liites de Serviço = f f f = Cobinações raras = ψ f = ψ f Cobinações freqüentes Cobinações quase peranentes 5

16 Resistência de cálculo Coeficientes de ponderação para as resistências R d = R k > = 3 Desvios construtivos e aproxiações Variabilidade nas propriedades do aterial Diferenças de resistência na estrutura e no corpo-de-prova 6

17 Resistência de cálculo Coeficientes de ponderação para as resistências = 3 Para estado liite de serviço = 7

18 COMBINAÇÕES DE AÇÕES A cobinação das ações deve ser feita de fora que possa ser deterinados os efeitos ais desfavoráveis para a estrutura; a verificação dos estados liites últios e dos estados liites de serviço deve ser realizada e função de cobinações últias e cobinações de serviço, respectivaente. 8

19 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Para estados liites últios (segurança) Deve ser consideradas tantas cobinações de ações quantas seja necessárias para verificação das condições de segurança e relação a todos os estados liites últios aplicáveis. E cada cobinação deve estar incluídas as ações peranentes e a ação variável principal, co seus valores característicos e as deais ações variáveis, consideradas coo secundárias, co seus valores reduzidos de cobinação. 9

20 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Para estados liites últios (segurança) Cobinação últia noral n Gi,k i= j= ( F ) + F + ( ψ F gi q Q,k qj 0j Qj, k ) F G,k valor característico da ações peranente; F Q,k valor característico da variável considerada coo principal F Qj,k valor característico das deais ações variáveis; g é o coeficiente de ponderação das ações peranentes q é o coeficiente de ponderação das ações variáveis ψ o é o fator de cobinação 0

21 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Para estados liites últios (segurança) Cobinação especial ou construtiva i= ( F ) + F + ( ψ F gi Gi,k q Q,k qj 0j,ef Qj, k n j= )

22 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Para estados liites últios (segurança) Cobinação excepcional i= ( gifgi,k ) + FQ,exc + ( qjψ0 j,effqj, k n j= )

23 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Para estados liites de utilização Quase peranentes i= F Gi,k n + j= ( ψ j F Qj, k ) Todas as ações variáveis co seu valores quase peranentes Efeitos de longa duração ou que coproeta a aparência da estrutura 3

24 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Para estados liites de utilização Freqüentes ações variável principal co seu valor freqüente i= F Gi,k + ψ F + ( ψ Q,k n j= j F Qj, k ) Deais ações variáveis co seus valores quase peranentes utilizadas para os estados liites reversíveis (que não causa danos peranentes à estrutura ou a outros coponentes da construção). Relacionadas ao conforto dos usuários. 4

25 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Para estados liites de utilização Raras i= F Gi,k n + F + ( ψ Q,k ação variável principal co seu valor noinal j= j F Qj, k ) Deais ações variáveis co seus valores freqüentes Utilizadas para os estados liites irreversíveis, isto é, que causa danos peranentes à estrutura ou a outros coponentes da construção. 5

26 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Aplicação Envoltória de esforços para a barra Ações: CP: 30kg/ SC: 5kg/ Monovia: 5kN Vento sucção: 0,70kN/ Vento pressão: 0,50kN/ 6

27 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Aplicação Envoltória de esforços para a barra Carregaentos básicos para o pórtico central Carga peranente - CP p G pg pg pg p G Sobrecarga - SC p Q pq pq pq p Q carga P G = 0,3 6 = 3,6kN P Q = 0,5 6 = = 7,8kN N Q = 4,8kN N G Dist. entre pórticos Dist. entre terças 3kN 7

28 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Aplicação Envoltória de esforços para a barra Carregaentos básicos para o pórtico central Monovia (M) Vento sucção - VI p VI pvi pvi pvi p VI P M P M =,5 5= 8,75kN P VI = 0,7 6 = 8,4kN = 6,5kN N Q = 4,6 kn N M 8

29 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Aplicação Envoltória de esforços para a barra Carregaentos básicos para o pórtico central Vento sobrepressão - VII p VII p p VII VII pvii pvii P VI = 0,5 6 = N Q = 9,7kN 6kN 9

30 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Aplicação Envoltória de esforços para a barra n Gi i= j= N Cobinação co os esforços Positivos: ( gif ) +qf Q+ ( qjψ0jfqj),5cp+.5(sc+ M) +,4 0,6VII cob =,5 7,8 +.5(4,85+ 6,5) +,4 0,6 9,7 = 09,KN Cobinação co os esforços negativos n gi Gi i= j= ( F ) +qf Q+ ( qjψ0jfqj) N cob =,0 7,8 +,4 Envoltória de esforços barra :,0CP+,4 VI ( 4,6 ) = 40,4 kn N= 40,4kN N=09,kN (copressão) (tração) 30

31 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Aplicação Envoltória de esforços para a barra Cobinação co as ações - Positiva: n Gi i= j= ( gif ) +qf Q+ ( qjψ0jfqj) cob =,5 3,6 +.5(3 + 8,75) +,4 0,6 6,5CP+.5(SC+ M) +,4 0,6VII Não pode ser feita a soa direta. Monovia co ponto de aplicação diferente. 7kN 4kN 4kN 4kN 7kN 8,kN 3

32 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Aplicação Envoltória de esforços para a barra Cobinação co as ações - Negativa n Gi i= j= ( gif ) +qf Q+ ( qjψ0jfqj) cob =,0 3,6 +,4,0CP+,4 VI ( 8,4) = 8, 4,kN 8,kN 8,kN 8,kN 4,kN 3

33 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Aplicação Cobinação para ELS Quase peranente: n FGi+ ( ψ i= j= j F Qj Quase freqüente n FGi+ ψfq + ( ψ i= i= Raras F Gi n j= + FQ + ( ψ j= j ) j F F Qj Qj ) ) 33

34 COMBINAÇÕES DE AÇÕES Aplicação Cobinação para ELS n Cobinação quase peranente FGi ( ψjfqj) i= Quase peranente: n FGi+ ( ψ i= j= Quase freqüente F Gi n j F + ψfq + ( ψ j= Qj j ) F Qj ) i= j= + CP + 0,4SC+ 0,5M + 0VII CP + 0,6SC+ 0,5M + 0VII CP + 0,8M + 0,4SC+ 0VII i= Raras F Gi n + FQ + ( ψ j= j F Qj ) CP+ SC+0,8M+ 0. 3VII CP+ M+0,6SC+ 0. 3VII 34