UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA GRUPO DE PESQUISA EM ESTRUTURAS METÁLICAS E DE MADEIRA

Transcrição

1 UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA GRUPO DE PESQUISA EM ESTRUTURAS METÁLICAS E DE MADEIRA Passo undo, Agosto de 004 Todos os dieitos esevados

2 Univesidade de Passo Fundo Faculdade de Engenhaia e Aquitetua Guo de Pesquisa: Análise e Eeimentação de Estutuas Metálicas e de Madeia (AE M ) 004 Zacaias M. Chambelain Pavia Gilnei Atu Dehme Todos os dieitos esevados Esta ublicação é libeada aa uso dos Alunos da Faculdade de Engenhaia e Aquitetua da UPF

3 SUMÁRIO 1 - INTRODUÇÃO O USO DO AÇO UMA VISÃO GERAL PROPRIEDADES GERAIS DOS AÇOS Diagama Tensão Deomação Poiedades de Comotamento do Aço Constantes Físicas dos Aços Estutuais Inluência dos Elementos de Liga nas Poiedades do Aço Tios de Aços Estutuais Podutos Estutuais Deivados de Aços Planos... 8 PROJETO: CRITÉRIOS, ANÁLISE ESTRUTURAL E NORMAS INTRODUÇÃO ANÁLISE ESTRUTURAL AÇÕES CRITÉRIOS GERAIS DE DIMENSIONAMENTO MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES (NBR8800/1988) Combinação das Ações NORMAS DE DIMENSIONAMENTO NORMAS DE AÇÕES EXEMPLOS DE COMBINAÇÃO DE ESFORÇOS AÇÕES DO VENTO EM EDIFICAÇÕES INTRODUÇÃO DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO DINÂMICA OU DE OBSTRUÇÃO DETERMINAÇÃO DAS FORÇAS ESTÁTICAS DEVIDAS AO VENTO COEFICIENTES DE PRESSÃO E FORMA AERODINÂMICOS EFEITOS DINÂMICOS E EDIFICAÇÕES ESBELTAS E FLEXÍVEIS EXEMPLO A EXEMPLO B DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS TRAÇÃO DIMENSIONAMENTO: COMPRESSÃO FLEXÃO SIMPLES ESFORÇO CORTANTE FLEXÃO OBLÍQUA OU BI-AXIAL BIBLIOGRAFIA...68 ANEXOS Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha

4 1 - INTRODUÇÃO 1.1. O uso do Aço Uma Visão Geal Os imeios usos do eo aconteceam, aoimadamente, 8000 anos atás, em civilizações tais como: Egito, Babilônia e Índia. Essas civilizações usaam o eo aenas como adono nas constuções ou com ins militaes. O uso do eo em escala industial só teve luga em meados do século dezenove, devido a evolução industial na Inglatea, Fança e Alemanha. A imeia oba imotante constuída em eo oi a onte sobe o io Seven em Coalbokdale (Inglatea) em As alicações em ediícios, teve como maco a constução do Palácio de Cistal em Londes, em 1851, com um sistema de abicação e montagem que se assemelha muito ao usado atualmente na constução metálica. Sem dúvida, ode-se aima que o gande ecuso e mento da estutua metálica oi Gustavo Eiel ( ), cujo aojo tecnológico sueendeu os entendidos da éoca. Figua 1 - Ponte Coalbokdale O uso do aço no Basil está elacionado dietamente com a históia do aís. A imeia ase de uso, quando o Basil ainda não tinha indústias sideúgicas, imotava gandes quantidades de comonentes de eovias, com suas estações e ontes, da Inglatea, em ins do século dezenove. A Segunda ase sugiu ente as duas Gueas Mundiais, havendo aalisação das imotações, tonando-se imeativo inicia assim o ocesso de ciação e desenvolvimento das emesas que hoje omam o aque sideúgico nacional. Com esse desenvolvimento, sugiu, também, todo o comleo de indústias deivadas, como as de abicação e montagem de estutuas e comonentes metálicos. Hoje, a sideugia basileia tem um luga de destaque intenacional (sétimo oduto de aço do mundo) e as emesas metalúgicas evoluíam em qualidade e quantidade de odução, diigindo sua odução tanto aa o mecado inteno quanto ao eteno. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 3

5 As inciais alicações de estutuas metálicas na atualidade são: ontes eoviáias e odoviáias; ediícios industiais, comeciais e esidenciais; galões; hangaes; cobetuas de gandes vãos; toes de tansmissão e aa antenas; lataomas O-Shoe; constução naval; tanques e tubulações; estacas-ancha, etc. Dente as alicações acima, no Basil são usadas todas, sendo que se encontam abicantes em todas as egiões do aís. Os maioes abicantes de estutuas metálicas se encontam nos estados de Minas Geais e São Paulo. Isso deve-se ao ato das sideúgicas se concentaem nessas egiões. 1.. Poiedades Geais dos Aços O aço é uma liga de eo e cabono com outos elementos adicionais, sendo que o teo de cabono ode vaia de 0% a 1,7%. Os aços que utilizamos se dividem basicamente em: - Aços-Cabono; - Aços de Baia Liga; - Aços com Tatamento Témico. AÇOS-CARBONO : são os tios mais usuais, sendo que o aumento de esistência é obtido com o cabono e, em meno escala, com a adição de manganês. Nas estutuas, usa-se aços com teo máimo de cabono de 0,45%, aa emiti a soldabilidade. Teo de cabono aumenta a esistência e a dueza(eduz a ductilidade). Dente os aços mais usados ode-se destaca: ASTM A36 e A570. AÇOS DE BAIXA LIGA : são os aços-cabono com adição de alguns elemntos de liga(como, cobe, manganês, níquel, silício, ósoo, titânio e nióbio), sendo que estes elementos ovocam um aumento da esistência do aço, tanto mecânica como à coosão atmoséica. Um eemlo de aço com alta esistência mecânica é o aço ASTM A57 e com esistência à coosão é o aço ASTM A588. AÇOS COM TRATAMENTO TÉRMICO : são os aços-cabono ou os de baia liga com esistências aumentadas o tatamento témico. Os aausos de alta esistência são obtidos a ati desse ocesso, sendo o ASTM A35 obtido do açocabono e o ASTM A490 obtido dos aços de baia liga. O Aneo A, da Noma NBR8800/86, aesenta uma descição de todos os tios de aços. (veja-se as tabelas 1 ao 7). Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 4

6 1..1 Diagama Tensão Deomação 1.1. De oma geal, os aços aesentam um diagama como eesentado na Fig. Figua 1.1 Diagama Tensão deomação do aço estutual Os ontos imotantes da cuva são: LP Limite de Poocionalidade, também chamado de Fase Elástica, nesta ase as tensões são oocionais as deomações. A constante de oocionalidade nesse techo é chamada de Módulo de Elasticidade(E). LE Limite de Escoamento, onde ode have alongamento sem aumento de tensão. O valo constante da tensão, nessa ase, é chamado de limite de escoamento do aço ou tensão de escoamento(). Lenc Limite de Encuamento, onde a estutua intena do aço se eaanja, havendo um ganho de esistência. O valo máimo dessa tensão é chamado de limite de esistência ou tensão de escoamento(u). Lest Limite de esticção, onde o aço começa a ede a esistência até ome-se. O diagama da Fig. 1.1 é obtido atavés de ensaios de tação ealizados com contole de deomações, sendo que a tensão é eesentada ela elação ente a oça alicada(f) e a áea A da seção tansvesal do coo de ova. A deomação ou alongamento unitáio é a elação ente a vaiação do comimento elo comimento inicial da eça ensaiada. Logo: F l σ e ε A l 0 O módulo de elasticidade se obtém da equação: σ E.ε Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 5

7 1.. Poiedades de Comotamento do Aço DUCTILIDADE: é a caacidade do mateial se deoma sob ação de cagas. Na alicações de tensões locais, o aço se deoma lasticamente e edistibui as tensões. É muito imotante, ois é uma oma de avisa que eistem elevadas tensões atavés da deomação, sendo que todos os elementos soem gandes deomações antes de ome-se. FRAGILIDADE: é o oosto da ductilidade, é quando os aços se tonam ágeis ela ação de divesos agentes, como baias temeatuas, eeitos témicos locais causados o solda, etc. É muito eigoso, ois os mateiais ágeis se omem sem aviso évio. RESILIÊNCIA: é a caacidade de absove enegia mecânica em egime elástico. TENACIDADE: é a caacidade de absove enegia mecânica com deomações elásticas e lásticas. DUREZA: é a esistência ao isco e abasão. Pode se medido elos ocessos Binnel, Rockwell ou Shoe. É imotante aa veiica a esistência do aço. FADIGA: é a esistência à utua dos mateiais e medida gealmente em ensaios estáticos. É imotante no dimensionamento de elementos que soem ações dinâmicas, incialmente ações que atuam em ciclos altenados Constantes Físicas dos Aços Estutuais Tabela 1.1 Poiedades dos aços estutuais Poiedade Valo Peso esecíico ( ρ ) 77 kn/m 3 Módulo de elasticidade longitudinal (E) MPa Coeiciente de Poisson ( υ ) 0,3 Módulo de elasticidade tansvesal (G) 0,385E Coeiciente de dilatação témica α / o C 1..4 Inluência dos Elementos de Liga nas Poiedades do Aço A comosição química detemina muita das caateísticas imotantes dos aços, aa alicações estutuais. O aumento de teo de cabono (C) constitui a maneia mais econômica aa obtenção de esistência mecânica dos aços, o teo de cabono é limitado a 0,0%, nos aços esistentes à coosão atmoséica. O Manganês (Mn) é uma outa maneia de conei alta esistência aos aços, oém ejudica a caacidade de solda. O silício (S) é usado como desoidante do aço, avoece sensivelmente a esistência mecânica (limite de escoamento e de esistência) e a esistência à coosão, eduzindo, oém a soldabilidade. O Enoe (S) é etemamente ejudicial aos aços. Desavoece a ductilidade, em esecial o dobamento tansvesal, e eduz a soldabilidade. Nos aços comuns, o teo de enoe é limitado a valoes abaio de 0,05%. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 6

8 O ósoo (P) aumenta o limite de esistência, avoece a esistência à coosão e a dueza, ejudicando, contudo, a ductilidade e a soldabilidade. Quando ultaassa cetos teoes, o ósoo tona o aço quebadiço. O cobe (Cu) aumenta de oma sensível a esistência a coossão atmoséica dos aço, em adições até 0,35%. Aumenta também a esistência à adiga, mas eduz de oma disceta, a ductilidade, a tenacidade e a soldabilidade. O Titânio (Ti) aumenta o limite de esistência, a esistência à abasão e melhoa o desemenho do aço a temeatuas elevadas. È utilizado também quando se etende evita o envelhecimento ecoce. O como (C) aumenta a esistência mecânica à abasão e à coosão atmoséica, eduz oém a soldabilidade. Tabela 1. Inluência dos comonentes no comotamento do aço PROPRIEDADES ELEMENTOS C Mn Si S P Cu Ti C Nb RESISTÊNCIA MECÂNICA DUCTILIDADE TENACIDADE SOLDABILIDADE RESISTÊNCIA À CORROSÃO DESOXIDANTE + + LEGENDA: (+) eeito ositivo (-) eeito negativo 1..5 Tios de Aços Estutuais Os odutos oeecidos elas usinas sideúgicas como elementos ou comonentes estutuais são: chaas inas a io, chaas zincadas, chaas inas a quente, chaas gossas, eis laminados estutuais, tubos estutuais, baas edondas, ios teilados, codoalhas e cabos. CHAPAS FINAS A FRIO : São odutos com esessuas-adão de 0,30mm a,65mm, onecidas em bobinas e usadas incialmente como comlementos em constuções, como esquadias, otas, dobadiças, batentes, calhas, uos. CHAPAS ZINCADAS : São odutos com esessuas-adão de 0,5mm a 1,95mm, onecidas em bobinas e usadas aa abicação de telhas aa cobetua e taamentos, calhas, uos, caiilhos, dutos de a condicionado e divisóias. CHAPAS FINAS A QUENTE : São odutos com esessuas-adão de 1,0mm a 5,00mm, onecidas em bobinas e usadas na abicação de eis de chaas dobadas, aa constução de estutuas metálicas leves e, incialmente, como teças e vigas de taamento. CHAPAS GROSSAS : São odutos com esessuas-adão de 6,30mm a 10mm, onecidas em chaas com divesas laguas-adão e comimentos de 6000mm e 1000mm. São usadas incialmente aa a omação de eis soldados aa tabalha como vigas, colunas e estacas. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 7

9 PERFIS LAMINADOS ESTRUTURAIS (Fig. 1.): São eis omados elo mesmo ocesso aa os odutos lanos como as chaas, são obtidos a ati de laminação à quente, conomados o uma sucessão de asses. Os eis nacionais seguem o adão ameicano e tem seu uso bastante estito, devido a equena disonibilidade de tios de seções e tamanhos. Dente esses eis, ode-se destaca: cantoneias de abas iguais e desiguais, eis I e eis U. Hoje, são oeecidos também, eis laminados imotados, sendo a Juesa (htt:// e a Belgo Mineia as maioes imotadoas, onde os eis odem se tanto elo adão ameicano como elo euoeu e os comimentos disoníveis são de 6000mm e 1000mm. A AÇOMINAS (htt:// a ati da metade do ano 00 começou a oduzi eis laminados de abas aalelas; A GERDAU (htt:// aumentou a séie de eis que oduz. Figua 1. Seções comuns de eis laminados TUBOS ESTRUTURAIS : eiste uma gande vaiedade de tubos encontados no mecado, sendo que odem se edondos, quadados e etangulaes e são onecidos em comimentos de 6000mm. São usados como elementos de teliças esaciais e como coimãos. BARRAS REDONDAS : as baas edondas são oeecidas nos diâmetos de 1,5mm a 10,0mm, com comimentos de 6000mm e 1000mm, nos aços ASTM A36 e SAE 1010 e 100. Usados na conecção de chumbadoes, aausos e tiantes. FIOS, CORDOALHAS E CABOS : Os ios são obtidos o teilação, sendo que unidos (tês ou sete ios) omam as codoalhas. Juntando as codoalhas, obtém-se os cabos Podutos Estutuais Deivados de Aços Planos São dois tios: eis soldados e eis em chaa dobada, sendo que os mesmos são onecidos em comimentos de até 1000mm. PERFIS SOLDADOS (Fig.1.3): São obtidos elo cote, comosição e soldagem de chaas lanas, emitindo gande vaiedade de omas e dimensões de seções, desde que eseitem as elações lagua/esessua evistas nas nomas. São os elementos mais utilizados aa eecução de vigas e colunas da maioia dos édios em aço eitos no Basil. Algumas séies de eis oam adonizadas ela FEM(Fábica de Estutuas Metálicas), sendo que estes oam incooados a noma basileia NBR-5884/80 e NBR6657/81, evisadas e unidas em 18/01/99. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 8

10 De acodo com essas nomas, odemos te: - Séie CS aa colunas com elação d/b 1 - Séie VS aa vigas com elação 1,5 < d/b 4 - Séie CVS aa colunas e vigas com elação 1 < d/b 1,5. Peis oa desse adão odem se chamados de PS aa eis siméticos e PSA aa eis assiméticos. Além disso, de acodo com as toleâncias de abicação, os eis soldados odem te tês adões de qualidade: - Padão de Qualidade I : aa estutuas eseciais que equeem elevado igo de toleância e aa elementos estutuais sujeitos a cagas cíclicas. - Padão de Qualidade II : aa estutuas convencionais, tais como galões industiais, ediícios de andaes múltilos, etc. - Padão de Qualidade III : aa estutuas secundáias e comlementaes, tais como: estacas, ostes, etc. A ati do ano de 000, a USIMINAS lançou uma linha de eis eletossoldados, sendo que se aesentam nas séies VE, CE e VEE, com altuas vaiando de 100m a 450mm. Estes eis odem se usados aa ediícios de andaes múltilos de até 18 andaes. Figua 1.3 Seções de eis soldados. (a) eil I; (b) eil I com sobe chaas; (c) eil caião; (d) eil I aa vigas mistas aço conceto. PERFIS DE CHAPA DOBRADA : São elementos obtidos elo ocesso do dobamento a io de chaas de aço. Aesa de eistiem algumas seções adonizadas, odem se oduzidos de acodo com a oma e tamanhos solicitados, eseitando-se as limitações de nomas e de equiamentos. São usados gealmente aa constuções leves, como baas de teliças, teças, etc. As seções mais usuais são as do tio U, Z e L. Figua 1.4 eis conomados a io Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 9

11 Tabela 1.3 Poiedades mecânicas dos aços estutuais adão ABNT Descição Classe/Gau (MPa) (MPa) Aços aa eis laminados aa uso estutual NBR 7007 Chaas gossas de aço cabono aa uso estutual NBR 6648 Chaas inas de aço cabono aa uso estutual (a io/a quente) NBR 6649 / NBR 6650 MR50 AR90 AR345 AR-COR-345 A ou B CG-4 CG-6 CF-4 CF u : tensão de escoamento; u : tensão de utua. Tabela Poiedades mecânicas dos aços estutuais adão ASTM Classiicação Denominação Poduto Guo/Gau (MPa) (MPa) Peis Todos 400 Aços Cabono A-36 Chaas t<00mm 50 a Baas t<100mm 550 A-570 Chaas Todos/Gau Todos/Gau Aços de baia Peis Todos/Gau liga e alta A-57 Todos/Gau Resistência Chaas e Gau 4 t Mecânica Baas Gau 50 t Tabela Poiedades mecânicas dos aços estutuais adão SAE SAE no. Condição Dueza Binell (MPa) (MPa) 100 (0,% C) LQ EF (0,4%C) LQ EF TT (0,6%C) LQ TT (3,5%Ni, 0,%C) LQ N EF (3,5%Ni, 0,4%C) LQ N TT LQ: laminado à quente; EF: estiado à io; TT: tatamento témico; N: nomalizado. Tabela Poiedades mecânicas dos aços usados em aausos e baas osqueadas Eseciicação Resistência Diâmeto Tio de (MPa) tação(mpa) Máimo (mm) Mateial ASTM A C Paausos ASTM A ,7<d<5,4 C, T ,4<d<3,1 ASTM A ,7<d<38,1 T Baas ASTM A C Rosqueadas ASTM A ARBL RC C: cabono; T: temeado; ARBL RC: alta esistência e baia liga, esistente à coosão. u u Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 10

12 Tabela Poiedades mecânicas do aço aa conectoes de cisalhamento em inos cabeça (diâmetos de 1,7; 15,9; 19 e mm). Poiedade Valo Resistência à tação (MPa) 415 Limite de escoamento (MPa) 345 Alongamento (%) 0 Maioes inomações em elação as oiedades do aços e seções laminadas e todos os odutos sideúgicos odem se obtidas nos endeeços das emesas que oduzem o aço: GERDAU htt:// AÇOMINAS htt:// COSIPA htt:// CSN htt:// Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 11

13 PROJETO: CRITÉRIOS, ANÁLISE ESTRUTURAL E NORMAS.1 - Intodução A conceção de uma estutua metálica é um esoço combinado do aquiteto, do engenheio civil, do engenheio mecânico e de outos esecialistas nos mais divesos camos da engenhaia (metalugia, odução, etc.). Os citéios de ojeto devem satisaze todas as necessidades uncionais e econômicas de um ojeto integado, oientado a um ou váios tios de sistemas estutuais, assim como as caacteísticas do mateial, a coniguação e magnitude das cagas. Os citéios de seguança devem se aqueles deinidos nas Nomas, devidamente citadas no memoial de cálculo ou desenhos. Os citéios de ojeto não devem se conundidos com as eseciicações. Estas últimas são seme eeentes a mateiais ou métodos de eecução. No ojeto devem se consideados como asectos undamentais e totalmente inteligados, a escolha dos seguintes atoes: O sistema estutual e sua coniguação; As caacteísticas mecânicas dos mateiais a seem usados; As cagas que deveá suota a estutua; As limitações (esistência, dimensões, lechas, etc.); O tio de análise estutual a se ealizado; As eseciicações aa abicação, tansote e montagem. A igua.1 mosta o luogama de oeações envolvidas no desenvolvimento de um ojeto de estutua metálica.. Análise Estutual A análise estutual tem como objetivo a obtenção de esoços aiais, de leão, eações nos aoios, deslocamentos, aceleações, ente váios eeitos oduzidos elas ações imostas numa deteminada coniguação estutual. De maneia geal a análise ode se: estática ou dinâmica; linea ou não linea geomética; elástica ou elastolástica. A análise estática não leva em conta a vaiação da alicação das ações no temo, e considea que as ações são alicadas gadualmente. È linea geomética, quando se considea que os deslocamentos oduzidos elas ações são elativamente equenos, e a análise é desenvolvida sobe a coniguação geomética da estutua oiginal indeomada. É elástica, se o comotamento do mateial não ecede o limite de escoamento, isto é, segue a isca a lei de Hooke (deomações oocionais às tensões). Estutuas com cagas que vaiam no temo devem se analisadas dinamicamente, estutuas com deslocamentos initos devem se analisadas consideando a não lineaidade geomética, e o último quando a estutua ecede a tensão de escoamento, az-se necessáio análise elastolástica. Não eistem egas ou citéios geais sobe qual tio de análise usa, sistemas estutuais ouco conhecidos devem se estudados com maio oundidade. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 1

14 Figua.1 Fluo de ocesso aa ojetos de estutua metálica.3 Ações AÇÃO : É tudo aquilo que ovoca tensões e deomações. AÇÕES QUANTO A ORIGEM Ações dos mateiais usados na constução - Peso óio da estutua. - Peso óio de aedes, divisóias e taamentos. - Peso óio de isos. - Peso óio de cobetuas. Ações de utilização - Sobecaga de utilização em isos de ediícios. - Cagas de equiamentos. - Vaiação de temeatua causada o equiamentos. - Cagas de silos, esevatóios e tubulações. Ações do meio ambiente - Vento. - Vaiação de temeatua. - Chuva. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 13

15 - Neve. - Teemoto. Ações ececionais O colaso de algumas estutuas (tais como ontes, baagens, usinas nucleaes e lataomas de eloação de etóleo) ode te conseqüências catastóicas. Potanto, dimensiona-se estas estutuas aa esisti a caegamentos não usuais, odendo se constuídas estutuas de oteção chamadas deensas. AÇÕES QUANTO A VARIAÇÃO COM O TEMPO Ações emanentes - Peso óio da estutua. - Peso dos mateiais emanentemente ligados à estutua. - Peso de instalações, acessóios e equiamentos emanentes. Ações vaiáveis - Sobecagas. - Cagas de equiamentos. - Vaiação de temeatua. - Vento. AÇÕES QUANTO AO MODO DE ATUAÇÃO Ações etenas - Peso óio. - Sobecaga. - Vento. - Equiamentos. Ações intenas - Vaiação de temeatua. - Pó-tensão. NATUREZA DAS AÇÕES : Pelas nomas atuais, os valoes das ações usadas são deinidos como de natueza obabilística. Ou seja, as nomas indicam os valoes médios mais ováveis de ocoência. COMBINAÇÕES DE AÇÕES : Quando uma estutua está submetida a mais de uma ação vaiável, o valo máimo de um deteminado esoço ocoe quando uma das ações vaiáveis atinge o seu máimo valo e as demais emanecem com seus valoes nominais. A este incíio, dá-se o nome de ega de Tuksta de combinações de ações, sendo que a NBR8800 alica esse citéio..4 Citéios Geais de Dimensionamento O dimensionamento de uma estutua coeto deve assegua o desemenho estutual e a solução mais econômica ossível. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 14

16 Ao longo do temo, o ocesso de dimensionamento soeu mudanças, ou seja, evoluiu e hoje temos váias nomas, as quais, nos onecem as eigências mínimas aa o ojeto de estutuas seguas. Os métodos de dimensionamento são: Método das Tensões Admissíveis, Método dos Coeicientes das Ações e Método dos Estados Limites, sendo que este último é o que está substituindo, gadativamente, o Método das Tensões Admissíveis nas nomas de dimensionamento. MÉTODO DAS TENSÕES ADMISSÍVEIS : Nesse método, as ações consideadas nas combinações são nominais e as esistências nominais são eduzidas elos coeicientes de seguança. S n R d Rd φrn φ 1 Sn Solicitações nominais Rn e Rd Resistência nominal do mateial e de cálculo, esectivamente φ Coeiciente de seguança da esistência nominal (NBR8800/1988) γ Coeiciente de ondeação seguança (NBR8800/004) Este método ea usado nas nomas antigas NB-11 (madeias), NB-143 (eis de chaa dobada), NB-14 (estutuas de aço, até 1986), AISC até a 9 a edição(1989) e AISI até MÉTODO DOS COEFICIENTES DAS AÇÕES : Nesse método, os coeicientes de seguança são alicados as ações. É muito usado aa dimensionamento em estutuas com comotamento lástico. Sd R n S d γ. Sn γ 1 Sd e Rn Solicitações nominais e de cálculo, esectivamente Rn Resistência nominal do mateial γ Coeiciente de seguança da ação nominal MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES : Também chamado de método dos coeicientes das ações e das esistências, baseia-se na alicação de coeicientes de seguança tanto às ações nominais quanto às esistências nominais. A condição aa o dimensionamento são: Rn Sd R d S d γ. Sn R d γ 1 γ Este método é usado nas nomas NBR7190/96 (madeias), NBR 1476/000 (eis de chaa dobada), NBR8800/86 (estutuas de aço) e sua evisão NBR8800/004, NBR6118/003 (conceto amado), AISC/91 e AISI/ Método dos Estados Limites (NBR8800/ ?) A noma NBR8800 utiliza o método dos estados limites, logo, os esoços e deomações devem se menoes que deteminados valoes limites, que deendem do mateial usado e do tio de estutua adotada. Eistem dois tios de estados limites: Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 15

17 Estados Limites Últimos : elacionado ao colaso total ou acial da estutua, odendo se: - eda de equilíbio; - utua o qualque tio de solicitação; - instabilidade total ou acial; - lambagem global de baas; - lambagem local de elementos de baas. Estados Limites de Utilização : elacionado ao comotamento da estutua, imedindo sua utilização aa o im que ela se destina, odendo se: - deomações ecessivas, ve tabela 6, do Aneo C da NBR8800; - vibações ecessivas, ve Aneo N da NBR8800. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO : Deve se satiseita a seguinte inequação: S d R d Onde: Sd é deinida o uma combinação de caegamentos que os esoços nominais Aj são majoados: S d jψ j Aj γ onde: γ 1 e ψ 1 R φ j d R n j.5.1 Combinação das Ações A NBR8800 considea tês tios de combinações de ações aa os estados limites últimos: - COMBINAÇÕES NORMAIS : com os caegamentos ossíveis duante a vida útil da estutua. - - COMBINAÇÕES CONSTRUTIVAS : com os caegamentos ossíveis duante a constução ou montagem da estutua. - - COMBINAÇÕES EXCEPCIONAIS : com os caegamentos devidos a acidentes. As combinações são deinidas elas seguintes eessões: - Combinações Nomais e Constutivas S d m i 1 γ n g, igk, i + γ q,1qk,1 + γ q, jψ j j 1 Q k, j - Combinações Ececionais S d m i 1 γ n g, igk, i + E + γ q, jψ j j 1 Q k, j Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 16

18 (A ação ececional E não é majoada) Onde : G Ação emanente γ g Coeiciente de majoação de ação emanente, ve tabela 1 Q 1 Ação vaiável incial γ q1 Coeiciente de majoação de ação emanente incial, ve tabela 1 Q j Demais ações vaiáveis γ qj Coeicientes de majoação das demais ações vaiáveis, ve tabela 1 Ψ j Fatoes de combinação, ve tabela. Combinações TABELA.1 coeicientes de maioação das ações Coeicientes γ g e γ q de Majoação das Ações Ações emanentes (a) Ações Vaiáveis Pequena Recalques Vaiação de vaiabilidade dieenciais temeatua (c) Gande vaiabilidade (b) γ g γ g γ q γ q Ações decoentes do uso γ q Demais ações vaiáveis Nomais 1,4(0,9) 1,3(1,0) 1, 1, 1,5 1,4 Duante a 1,3(0,9) 1,(1,0) 1, 1,0 1,3 1, constução Ececionais 1,(0,9) 1,1(1,0) 0 0 1,1 1,0 Notas: a) Os valoes ente aênteses coesondem aos coeicientes aa ações emanentes avoáveis à seguança; ações vaiáveis e ececionais avoáveis à seguança não entam nas combinações. b) Ações emanentes de equena vaiabilidade incluem duas categoias: b.1) Peso óio dos elementos metálicos b.) Peso óio dos elementos é-moldados com contole igooso de eso. c) Vaiações de temeatua ovocadas o equiamentos azem ate dos caegamentos de equiamentos. d) Ações decoentes do uso da ediicação incluem sobecagas em isos e em cobetuas, cagas de ontes olantes, outos equiamentos. TABELA. coeicientes de combinação das ações Coeicientes ψ de Combinação de Ações (a) Sobecagas em isos de bibliotecas, aquivos, oicinas e gaagens; conteúdos 0,75 de silos e esevatóios Cagas de equiamentos, incluindo onte-olantes, e sobecagas em isos 0,65 dieentes dos anteioes Pessão dinâmica do vento 0,6 Vaiações de temeatua 0,6 Notas: a) Os coeicientes ψ devem se tomados iguais a 1,0 aa: a.1) ações vaiáveis não incluídas nesta tabela; a.) quaisque ações vaiáveis de mesma natueza que a da ação vaiável incial. b )Vaiações de temeatua ovocadas o equiamentos que azem ate dos caegamentos de equiamentos. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 17 γ q

19 IMPACTO: Paa leva em conta seu modo de alicação, algumas cagas vaiáveis também devem se majoadas o coeicientes de imacto A tabela 3 aesenta os ecentuais de majoação aa as cagas mais comuns. TABELA.3 coeicientes de imacto Coeicientes de Imacto aa Cagas Vaiáveis ORIGEM DA CARGA Elevadoes 100 Penduais 33 Leves, cujo uncionamento se caacteiza o movimentos otativos. 0 Equiame ntos Talhas. Leves, cujo uncionamento se caacteiza o movimentos altenativos. 50 Guos geadoes. Imacto Pontes de manutenção oeadas de cabine, 0 Vetical (b) Demais ontes oeadas de cabine (c). 5 Pontes oeadas o botoeia. 10 Fato alicado à soma dos esos da caga, do tolei e 0 disositivos de içamento. Fato alicado à soma dos esos da caga e da 10 onte, incluindo tolei e disositivos de içamento. Fato alicado ao eso da caga aa as ontes de 30 manutenção. Fato alicado ao eso da caga aa as ontes de 40 Imacto undição (e). Pontes Hoizontal Fato alicado ao eso da caga aa as ontes de 100 olantes tansvesal (d) caçamba aticulada e ontes de átio de lingotes. Fato alicado ao eso da caga aa as ontes aa 00 onos oundos e ontes aa desmolde de lingotes (). IMPACTO( %) (a) Imacto Hoizontal Longitudinal (alicado às odas motoas) 0 Notas : a) Pecentual alicado à soma dos esos indicados. b) Fatoes alicados às cagas máimas o oda. c) Pontes de undição, de caçamba aticulada, de átio de lingotes, aa onos oundos e aa desmolde de lingotes. d) Estas cagas devem se distibuídas oocionalmente à igidez lateal da estutua de aoio dos tilhos. e) Devem se incluídas nesta categoia, todos os demais tios de ontes não citados eseciicamente. ) Paa este tio de ontes, a caga comeende o eso dos lingotes e de seus moldes..6 Nomas de Dimensionamento A título de conhecimento, são aesentadas algumas nomas que tem seu uso coente no Basil: NBR8800/86 Pojeto e Eecução de Estutuas se Aço de Ediícios: é a noma basileia aa eis laminados e soldados, sendo que o dimensionamento é elo Método dos Estados Limites. Os coeicientes de seguança das ações aa veiicação de estados limites últimos oam etaídos da NBR8681/84, com algumas adatações. Esta noma se enconta em evisão (é ossível que ela ente em vigo em 004). Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 18

20 NBR1476/001 Dimensionamento de Estutuas de Aço Constituídas o Peis Fomados a Fio, válida a ati de 31 de dezembo de 001, é a noma aa eis omados a io aa chaas com esessuas até 8mm. AISC/89-ASD Ameican Institute o Steel Constuction Pat 1 : é a noma ameicana aa eis laminados e soldados que utiliza o Método das Tensões Admissíveis e é a mais diundida em todo o mundo, sendo que no Basil ela ainda é muito usada o engenheios omados antes da eistência da NBR8800/86. AISC/001-LRFD Ameican Institute o Steel Constuction Pat : é a noma ameicana aa eis laminados e soldados que utiliza o Método dos Estados Limites, sendo uma atualização da noma editada inicialmente em 1986, que seviu de base aa a noma NBR8800. AISI/90-ASD Cold-Fomed Steel Design Manual : Noma ameicana aa o dimensionamento de eis omados a io editada elo Ameican Ion and Steel Institute, sendo o dimensionamento elo Método das Tensões Admissíveis AISI/91-LRFD Cold-Fomed Steel Design Manual : Noma ameicana aa o dimensionamento de eis omados a io utilizando o Método dos Estados Limites AISI/96 Cold-Fomed Steel Design Manual : Revisão da noma ameicana contemlando os dois métodos de dimensionamento(asd e LRFD), sendo que alica aenas os coeicientes no inal do cálculo das esistências nominais. É a noma atualmente utilizada no Basil, enquanto não o aovada a Noma Basileia..7 Nomas de Ações A título de conhecimento, são aesentadas algumas nomas que tem seu uso coente no Basil aa deinição de caegamentos: NBR610/1980 Cagas aa o cálculo de Estutuas de Ediicações; NBR613/1988 Foças devidas ao Vento em Ediicações; NBR8681/1984 Ações e Seguança nas Estutuas (Eiste nova vesão 003) Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 19

21 .8 Eemlos de Combinação de esoços Eemlo.8.1 Detemina as máimas cagas imostas aa estados limites de esistência aa uma estutua com as seguintes cagas: Peso Póio ( G k,1 ) 80 kn Sobe caga ( Q k,1 ) 5 kn Vento ( Q k, ) 40 kn Combinações ultimas nomais: S d m i 1 γ n g, igk, i + γ q,1qk,1 + γ q, jψ j j 1 De acodo com as tabelas.1 e., aa equena vaiabilidade γ q,1 1,3, γ q,1 1,5, γ 1,4, ψ 0,75 e ψ 0,6, otanto as combinações ossíveis são: q, 1 S d,1 (1,3)(80)+(1,5)(5) 141,5 kn S d, (1,3)(80)+(1,4)(40) 160,0 kn S d,3 (1,3)(80)+(1,5)(5) +(1,4)(0,6)(40) 175,1 kn S d,4 (1,3)(80)+(1,5)(0,75)(5) +(1,4)(40) 188,13 kn Obseva-se que a maio combinação seá aquela em que o vento atua como ação acidental incial e a sobecaga atua com caga secundáia. Eemlo.8. Detemina as máimas cagas imostas aa estados limites de esistência aa uma estutua com as seguintes cagas: Peso Póio ( G k,1 ) 80 kn Sobe caga ( Q k,1 ) 5 kn Vento ( Q k, ) 60 kn (sobeessão) Vento ( Q k,3 ) -110 kn (sução) Quando as cagas devidas ao vento são de sentidos oostos S d,1 (1,3)(80)+(1,5)(5) 141,5 kn S d, (1,3)(80)+(1,4)(60) 188,0 kn S d,3 (1,0)(80)+(1,4)(-110) -74,0 kn Q k, j S d,3 (1,3)(80)+(1,5)(5)+(1,4)(0,6)(60) 191,9 kn S d,4 (1,3)(80)+(1,5)(0,75)(5)+(1,4)(60) 16,1 kn S d,4 (1,0)(80)+(1,5)(5)+(1,4)(0,6)(-110) 5,1 kn S d,4 (1,0)(80)+(1,5)(0,75)(5) +(1,4)(-110) -45,9 kn Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 0

22 3 - AÇÕES DO VENTO EM EDIFICAÇÕES 3.1 Intodução O vento não é um oblema em constuções baias e esadas com aedes gossas, oém em estutuas esbeltas assa a se uma das ações mais imotantes a detemina no ojeto de estutuas. As consideações aa deteminação das oças devidas ao vento são egidas e calculadas de acodo com a NBR 613/1988 Foças devidas ao vento em ediicações. A maioia dos acidentes ocoe em constuções leves, incialmente de gandes vãos lives, tais como hangaes, avilhões de eias e de eosições, avilhões industiais, cobetuas de estádios, ginásios cobetos. Ensaios em túneis de vento mostam que o máimo de sução média aaece em cobetuas com inclinação ente 8 0 e 1 0, aa cetas ooções da constução, eatamente as inclinações de uso coente na aquitetua em um gande númeo de constuções. As inciais causas dos acidentes devidos ao vento são: a) alta de ancoagem de teças; b) contaventamento insuiciente de estutuas de cobetua; c) undações inadequadas; d) aedes inadequadas; e) deomabilidade ecessiva da ediicação Muitos casos não são consideados dento da NBR 613, oém quando a ediicação, seja o suas dimensões e ou oma, ovoque etubações imotantes no escoamento ou o obstáculos na sua vizinhança, deve-se ecoe a ensaios em túnel de vento, onde ossam se simuladas as caacteísticas do vento natual. É imotante deini alguns dos asectos que egem as oças devidas ao vento, antes de assa a seu cálculo. O vento é oduzido o dieenças de temeatua de massas de a na atmosea, o caso mais ácil de identiica é quando uma ente ia chega na áea e choca-se com o a quente oduzindo vento, esse tio de enômeno ode se obsevado antes do início de uma chuva. Deine-se o temo balavento com sendo a egião de onde soa o vento (em elação a ediicação), e sotavento a egião oosta àquela de onde soa o vento (veja-se Fig. 3.1). Quando o vento soa sobe uma sueície eiste uma sobeessão (sinal ositivo), oem em alguns casos ode acontece o contáio, ou seja eisti sucção (sinal negativo) sobe a sueície. O vento seme atua eendiculamente a sueície que obstói sua assagem (vide Fig. 3.1). VENTO VENTO BARLAVENTO SOTAVENTO Sueície ontal eendicula à dieção do vento Figua 3.1 Deinições básicas do vento Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 1

23 Os cálculos são deteminados a ati de velocidades básicas deteminadas eeimentalmente em toes de medição de ventos, e de acodo com a NBR613 a 10 metos de altua, em camo abeto e lano. A velocidade básica do vento é uma ajada de tês segundos de duação, que ultaassa em média esse valo uma vez em 50 anos, e se deine o V 0. Essas velocidades oam ocessadas estatisticamente, com base nos valoes de velocidades máimas anuais medidas em ceca de 49 cidades basileias. A NBR613 desezou velocidades ineioes a 30 m/s. Considea-se que o vento ode atua em qualque dieção e no sentido hoizontal. A Fig. 3. eesenta os valoes de velocidade básica atavés de cuvas isoletas (mesma velocidade do vento). Como uma indicação do que acontece na egião de Passo Fundo, aesentase na Tab. 3.1 as velocidades máimas e médias medidas na Estação Ago - Meteoológica da EMBRAPA Tigo. Tabela 3.1 Velocidades máimas e médias medidas na Estação meteoológica da EMBRAPA Tigo, no eíodo , tendo como eeência a altua de 10m (Fonte: CUNHA, 1997). Velocidade média (ms) e dieção consideada Jan Fev Ma Ab Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Velocidade 4,1 3,9 3,8 4,0 3,9 4, 4,7 4,4 4,7 4,5 4,3 4, Duação NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE Velocidade máima (m/s) e dieção da velocidade máima Jan Fev Ma Ab Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Velocidade 8,8 7, 6,5 31,0 34,1 8,7 40,0 4,8 41,3 38,8 39,0 7, Duação N NW NW N S N NW W N S SW W NNote, NENodeste, NWNooeste, SSul, WOeste e SWSudoeste. 3. Deteminação da essão dinâmica ou de obstução A Velocidade caacteística V k : é a velocidade usada em ojeto, sendo que são consideados os atoes toogáicos (S 1 ), inluência da ugosidade(obstáculos no entono da ediicação) e dimensões da ediicação (S ) e o ato de uso da ediicação (que considea a vida útil e o tio de uso). A velocidade caacteística ode se eessa como: Onde: V k V o S 1 S S 3 V o : velocidade básica S 1 : ato toogáico S : ato de ugosidade e dimensões da ediicação S 3 : ato estatístico Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha

24 Figua 3. Maa de isoletas de vento, Velocidade Básica Os valo do ato S 1 ode toma os seguintes valoes: a) Teeno lano ou quase lano : S 1 1,0 b) Taludes e moos (veja-se NBR613/1988) c) Vales otegidos : S 1 0,9 B S1(z) C S11 B S1(z) d VENTO 4d d VENTO 1,0<S1<1,78 A θ A θ TALUDE S11 MORRO S11 S é deteminado deinindo uma categoia (ugosidade do teeno) e uma classe de acodo com as dimensões da ediicação. As categoias são deinidas, de acodo com a NBR613, na Tab. 3.. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 3

25 Tabela 3. Deinição de categoias aa deteminação do coeiciente S Categoia I II III IV V Deinição de categoias de teeno segundo NBR613/1988 Descição do ambiente ma calmo, lagos, ios, ântanos camos de aviação, azendas casas de camo, azendas com muos, subúbios, com altua média dos obstáculos de 3,0m cidades equenas, subúbios densamente constuídos, áeas industiais desenvolvidas, com muos, subúbios, com altua média dos obstáculos de 10,0m loestas com ávoes altas, centos de gandes cidades, com altua média igual ou sueio a 5,0m As classes deinem-se atavés das dimensões da ediicação de acodo com a Tab Tabela 3.3 deinição de classes de ediicação aa deteminação de S Classe Descição A Maio dimensão da sueície ontal meno ou igual a 0 metos B Maio dimensão da sueície ontal ente 0 e 50 metos C Maio dimensão da sueície ontal que 50 metos O cálculo de S é eesso o S b.f(z/10) onde z é a altua total da ediicação(no caso, a cumeeia) e os aâmetos b, F e são obtidos da Tab Tabela 3.4 Paâmetos meteoológicos (NBR613) Categoia z g Paâmetos Classes (m) A B C I 50 b 1,10 1,11 1,1 0,06 0,065 0,07 II 300 b 1,00 1,00 1,00 F 1,00 0,98 0,95 0,085 0,09 0,10 III 350 b 0,94 0,94 0,93 0,10 0,105 0,115 IV 40 b 0,86 0,85 0,84 0,1 0,15 0,135 V 500 b 0,74 0,73 0,71 0,15 0,16 0,175 Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 4

26 O ato estatístico S3 é deinido deendendo do uso da ediicação, e nomalmente eseciicando a vida útil da mesma aa 50 anos. Os valoes mínimos que odem se adotados estão deinidos na Tab Tabela 3.5 valoes mínimos aa o coeiciente S 3 Guo Descição S 3 1 Ediicações cuja uína total ou acial ode aeta a seguança 1,10 ou ossibilidade de socoo a essoas aós uma temestade destutiva (hositais, quatéis de bombeios, centais de comunicação, etc.) Ediicações aa hotéis e esidências. Ediicações aa 1,00 comécio e indústia com alto ato de ocuação 3 Ediicações e instalações industiais com baio ato de 0,95 ocuação (deósitos, silos, constuções uais, etc.) 4 Vedações (telhas, vidos, ainéis de vedação, etc.) 0,88 5 Ediicações temoáias. Estutuas dos guos 1 a 3 duante a constução 0,83 A essão dinâmica ou de obstução do vento, em condições nomais de essão (1 Atm 10130MPa) e temeatua a 15 0, é dada ela eessão: q 0,613V k (N/m ) 3.3 Deteminação das oças estáticas devidas ao vento A oça devido ao vento deende da dieença de essão nas aces oostas da ate da ediicação em estudo (coeicientes aeodinâmicos). A NBR613 emite calcula as oças a ati de coeicientes de essão ou coeicientes de oça. Os coeicientes de oma têm valoes deinidos aa dieentes tios de constução na NBR613, que oam obtidos atavés de estudos eeimentais em túneis de vento. A oça devida ao vento atavés dos coeicientes de oma ode se eessa o: F (C e C i ) q A Onde C e e C i são os coeicientes de essão de acodo com as dimensões geométicas da ediicação, q é a essão dinâmica obtida de acodo com o item 3. e A a áea ontal ou eendicula a atuação do vento. Valoes ositivos dos coeicientes de oma ou essão eteno ou inteno coesondem a sobeessões, e valoes negativos coesondem a suções. A oça global do vento sobe uma ediicação ou ate dela (F g ) é obtida ela soma vetoial das oças que aí atuam. A oça global na dieção do vento (F a ), é eessa o: onde F a C a q A e C a coeiciente de aasto (coeiciente de oça) Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 5

27 A e áea ontal eetiva V Fg Fa Fg oça global Fa oça de aasto na dieção do vento Fa Ca q Ae Ae Figua 3.3 descição da oça devida ao vento numa sueície A NBR 613 aesenta valoes dos coeicientes de essão e oma, etenos e intenos, aa divesos tios de ediicação. Zonas com altas suções aaecem junto às aestas de aedes e de telhados. Coeicientes de essão e oma são aesentados nas tabelas 3.6 e 3.7 aa ediícios de lanta etangula e telhados a duas águas. 3.4 Coeicientes de Pessão e Foma Aeodinâmicos Ao incidi sobe uma ediicação, o vento, devido a sua natueza, ovoca essões ou sucções. Essas sobeessões ou sucções são aesentadas em oma de tabelas na NBR613, assim como em nomas estangeias, e deendem eclusivamente da oma e da ooção da constução e da localização das abetuas. Um eemlo simles seia aquele do vento atingindo eendiculamente um a laca lana, veja-se Fig. 3.4, na qual a ace de balavento, o coeiciente de essão na zona cental chega a +1,0, decescendo aa as bodas, e é constante e igual a 0,5 na ace a sotavento; assim sendo, esta laca estaia sujeita a uma essão total, na zona cental, de C 1,0 (-0,5) 1,5. Figua 3.4 Placa lana sujeita a vento eendicula Os coeicientes de essão etena têm valoes deinidos aa aedes aa édios com base etangula, telhados a uma ou duas águas com base etangula, telhados em aco com base etangula e outos. Paa ediicações que não constam Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 6

28 na NBR613, ou não odem se etaoladas a ati dos dados nela eessa, ecomenda-se que sejam ealizados ensaios em túnel de vento aa detemina os valoes de coeicientes de essão etenos. Toda ediicação tem abetuas, sua localização e tamanho deteminam os coeicientes de essão intena à ediicação. A NBR613, no seu aneo D, aesenta os detalhes necessáios aa deteminação do coeiciente de essão intena. Se a ediicação o totalmente imemeável ao a, a essão no inteio da mesma seá invaiável no temo e indeendente da velocidade da coente de a etena. Potanto o coeiciente de essão intena deende da emeabilidade da ediicação, o índice de emeabilidade de uma ate da ediicação é deinido ela elação ente a áea das abetuas e a áea total desta ate. São consideados imemeáveis os seguintes elementos constutivos e vedações: lajes e cotinas de conceto amado ou otendido, aedes de alvenaia, de eda, tijolos, de blocos de conceto e ains, sem otas, janelas ou quaisque outas abetuas. Os demais elementos constutivos são consideados emeáveis. A emeabilidade deve-se à esença de abetuas tais como: juntas ente ainéis de vedação e ente telhas, estas em otas e janelas, ventilações em telha e telhados, vão abetos de otas e janelas, chaminés, lantenins, etc. A óia NBR613 aesenta aa ediicações com aedes intenas emeáveis, valoes que odem se adotados aa o coeiciente de essão intena: (a) duas aces oostas igualmente emeáveis; as outas duas imemeáveis: - Vento eendicula a uma ace emeável C i +0, - Vento eendicula a uma ace imemeável C i -0,3 (b) Quato aces igualmente emeáveis C i -0,3 ou 0, deve-se considea o valo mais nocivo. Nenhuma das aces odeá te índice de emeabilidade maio que 30%, aa ode usa as consideações acima eostas. Coeiciente de aasto C a Usado incialmente na avaliação da oça global na estutua, sendo deteminado conome item 6.3 da NBR613 e ode vaia de: 0,7 C a,, deendendo da oma da ediicação. A oça de aasto é dada o: F a C a q A o, onde: A o áea de eeência. Coeiciente de atito C o: Em deteminadas obas deve se consideada a oça de atito eesentada F C A q, onde 0,01 C 0,04 Esta oça é usada aa ediicações com l/h > 4 ou l1/l >4, sendo deinida no item 6.4 d NB613. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 7

29 3.5 Eeitos Dinâmicos e Ediicações Esbeltas e Fleíveis Os eeitos do vento são de caacte dinâmico, oém na maioia das constuções esses eeitos odem se substituídos o ações estáticas equivalentes. Em ediicações esbeltas e leíveis, incialmente aquelas com baias eqüências natuais de vibação ( < 1,0 Hz), os eeitos dinâmicos devem se consideados. A segui aesentam-se de maneia sucinta alguns dos ossíveis eeitos dinâmicos devidos ao vento. Desendimento de vótices F F Eeitos de Gole Galoe : movimento da ediicação e oma. Maioes que os dos vótices. F F Daejamento : acolamento de vibações em dieentes gaus de libedade. Ocoe em estutuas esbeltas (seção alongada). Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 8

30 Vibação Maioes detalhes sobe as ações dinâmicas devidas ao vento, ecomenda-se o livo: Blessmann, Joaquim, Intodução ao Estudo das Ações Dinâmicas do Vento. Poto Alege: Editoa da Univesidade/UFRGS, 1998 NOTA: Eiste um ogama aa cálculo de vento de uso gatuito aa ediicações a duas águas que ode se encontado no endeeço: htt:// Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 9

31 Tabela 3.6 Coeicientes de essão e oma, etenos, aa aedes de ediicações de lanta etangula Notas: a) Paa a/b ente 3/ e, inteola lineamente. b) Paa vento a 0 o, nas ates A 3 e B 3 o coeiciente de oma C e tem os seguintes valoes: Paa a/b 1 : o mesmo valo das ates A e B Paa a/b > : C e -0, Paa 1 < a/b < : inteola lineamente. c) Paa cada uma das duas incidências do vento ( 0 o e 90 0 ) o coeiciente de essão médio eteno, C e médio, é alicado à ate de balavento das aedes aalelas ao vento, em uma distância igual a 0,B ou H, consideando-se o meno destes dois valoes. d) Paa detemina o coeiciente de aasto, C a, deve se usado o gáico da Fig. XX (vento de baia tubulência) ou da Fig. XX (vento de alta tubulência). Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 30

32 Tabela 3.7 Coeicientes de essão e oma, etenos, aa telhados com duas águas, siméticos, em ediicações de lanta etangula Notas: a) O coeiciente de oma C e na ace ineio do beial é igual ao da aede coesondente. b) Nas zonas em tono de ates de ediicações salientes (chaminés, esevatóios, etc.) ao telhado deve se consideado um coeiciente de oma de C e 1,, até uma distância igual a metade da dimensão da diagonal da saliência vista em lanta. c) Na cobetua de lantenins, C e médio -.0 d) Paa vento a 0 o, nas ates I e J o coeiciente de oma C e tem os seguintes valoes: a/b 1 : mesmo valo das ates F e H; a/b > : C e -0.. Inteola lineamente aa valoes intemediáios de a/b. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 31

33 3.6 Eemlo A Detemina os coeicientes de essão do vento aa o galão mostado abaio. O galão localiza-se em Passo Fundo RS e é usado como deósito. O taamento e cobetua é em chaa zincada. θ 10 - Considea: Vento ontal (V1) e lateal (V). Solução: a) Pessão dinâmica do vento 1- Velocidade básica Vo Vo 45 m/s - (Conome Fig. 1 - NBR 613) - Velocidade Caacteística Vk Vk S1 S S3 Vo - ato toogáico S1: S1 1.0 (item 5..a - NBR 613) - ato ugosidade do teeno e dimensões da ediicação S: ugosidade do teeno: consideando teeno com oucos obstáculos. Categoia III - (item NBR 613) Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 3

34 dimensões da ediicação: uma das dimensões maio que 50m Classe C (item NBR 613) obtenção do ato S: ode se obtido ela ómula S b F (z / 10), consideando os valoes da Tabela 1 ou dietamente da Tabela, do item NBR 613. S b F (z / 10), onde: z altua da ediicação S (7.76 / 10) ato estatístico S3: S (ediício com baio ato de ocuação deósito Guo 3 Tabela 3 NBR 613) V k S1 S S3 V 0 V k m/s 3- Pessão dinâmica q: q V k q (36.68) q 85 N/m b) Coeicientes de essão e oma, etenos, aa as aedes lateais e ontais. - valoes de acodo com Tabela 4 - NBR 613 b h a Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 33

35 a 60m h/b 6/0 0.3 b 0m a/b 60/0 3.0 h 6m h/b 1/ e < a/b 4 (0.3) (3.0) (0.4) Valoes de Ce α 0 α 90 A1 e B1 A e B C D A B C1 e D1 C e D Ce médio b ou a -1.0 h c) Coeicientes de essão e oma, etenos, aa a cobetua Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 34

36 valoes de acodo com a Tabela 5 - NBR 613 h/b h/b ½ θ 10 Valoes de Ce Ce médio θ α 90 α 0 EF GH EG FH Valoes utilizados aa cálculo da estutua incial Valoes utilizados aa cálculo das teças, telhas e ancoagens Ce: 0 E G F H E G F H I J I -1. J -0.4 Ce: -1.4 ala -1. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 35

37 d) Pessão Intena O cálculo da essão intena é eito de acodo com o item 6. - NBR 613. Paa eeito de cálculo deste eemlo, desezamos a ossibilidade de abetua dominante em qualque ace e consideamos conome o item 6..5.a, que é gealmente o mais usado aa galão desde que as abetuas não sejam eageadas, logo: Ci +0. ou Ci -0.3 (adota o mais nocivo) Ci +0. Ci -0.3 e) Coeicientes de essão aa dimensionamento de teças, telhas e ancoagens Seção 1 Seção ) Coeicientes de essão aa estutua incial (óticos) Paa o dimensionamento da estutua incial, adota-se a combinação ente as essões etenas e intenas mais cítica. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 36

38 Caso: Ce(0 )+Ci(+0.) Caso: Ce(0 )+Ci(-0.3) Caso: Ce(90 )+Ci(+0.) 4 Caso: Ce(90 )+Ci(-0.3) Obs.: Paa o cálculo de um ótico isolado, multilica-se esses coeicientes ela essão dinâmica q e ela distância ente os óticos d. Caga: Coeiciente q d [N/m] Paa o contaventamento, adota-se os valoes das essões atuando eendiculamente aos óticos, ou seja, neste caso, α 0. Estutuas de Aço Zacaias M. Chambelain & Gilnei A. Dehme Folha 37