Atividade Estruturas Mistas de Aço e Concreto

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Atividade de Envio
(Unidade 4)
	Professor:
	Laoana Mendes
	
	
	Projeto:
	CEENG
	
	
	Data: 
	09/11/2020
	
	
	Versão:
	01
	
	
	Página 1 de 1
	Curso:
	Engenharia de Estruturas Metálicas
	Disciplina: 
	Estruturas Mistas de Aço e Concreto
Olá, turma! 
A seguir são apresentadas questões discursivas sobre todo o assunto abordado na disciplina. Para respondê-las, consultem o material didático fornecido, os materiais de apoio, as leituras e vídeos da sala de aula e dos estudos complementares.
Orientações:
· A atividade de envio da unidade 4 vale 20 pontos;
· As questões discursivas devem ser redigidas pelo aluno e devidamente referenciadas. As citações e referências devem seguir o que preconizam a ABNT NBR 6023 e a ABNT NBR 10520; 
· Atividades com altos índices de plágio, conforme Manual do Aluno, devem ser reprovadas;
· Todos os cálculos necessários à resolução da atividade devem estar elucidados em cada questão e podem ser feitos a mão e digitalizados;
· A atividade deve ser entregue em apenas um arquivo em formato .pdf, .docx ou similar.
Questão 01 (10,0 pontos)
A viga da Figura 1.1 pertence a um sistema de piso misto. Nessa mesma figura mostram-se as cargas atuantes na viga e sua seção transversal.
Figura 1.1. Piso misto.
(a)
(b)
Fonte: Própria autora (2020). 
Figura 1.2. Seção transversal da laje mista.
Fonte: Adaptado de Queiroz et al. (2012).
Verificar a viga considerando-a simplesmente apoiada, com a seção da Figura 1.1b. Considerar interação parcial de 70%, nas regiões de momento positivo.
Dados:
· Carregamentos:
· q1p = carga permanente aplicada antes da cura = 8,0 kN/m;
· q1s = sobrecarga de construção aplicada antes da cura = 3,0 kN/m;
· q2p = carga permanente aplicada depois da cura = 7,0 kN/m;
· q2s = sobrecarga de utilização aplicada depois da cura = 18,0 kN/m;
· Perfil de aço: I 360x160x10,5x6,5, fy,a = 380 MPa, fu = 485 MPa, Ea = 200 GPa, a = 1,1;
· Concreto de densidade normal: c = 2400 kg/m3, fck = 25 MPa, c = 1,4;
· Armadura: CA-50, Es = 210 GPa, s = 1,15;
· Conectores:
· Pino com cabeça (“stud bolt”) aço ASTM A-108 1020 = 19 mm (3/4”)
· Resistência à ruptura do aço do conector (fucs): 415 Mpa;
· Coeficiente de minoração do conector (cs):
· 1,25: combinação última normal, especial ou de construção;
· 1,10: combinação excepcional.
· Coeficiente que considera a ação de um grupo de conectores (Rg):
· 1,00: um conector soldado na fôrma metálica com nervura transversal ao perfil metálico ou qualquer quantidade de conectores em linha soldados no perfil metálico ou qualquer quantidade de conectores em linha soldados na fôrma metálica com nervura longitudinal ao perfil metálico com bF/hF 1,5 (bF e hF são dimensões geométricas da fôrma;
· 0,85: dois conectores soldados na fôrma metálica com nervura transversal ao perfil metálico ou um conector soldado na fôrma metálica com nervura longitudinal ao perfil metálico com bF/hF < 1,5;
· 0,70: três conectores ou mais soldados na fôrma metálica com nervura transversal ao perfil metálico.
· Coeficiente que considera a localização do conector (Rp):
· 1,00: conectores soldados no perfil metálico e quando pelo menos metade da mesa superior do perfil estiver em contato com o concreto para casos de nervuras longitudinais;
· 0,75: conectores soldados no concreto da laje com nervuras da fôrma transversais ao perfil metálico com emh 50mm ou conectores soldados na fôrma metálica e embutidos na laje com nervura longitudinal ao perfil metálico;
· 0,60: conectores soldados no concreto da laje com nervuras da fôrma transversais ao perfil metálico com emh < 50mm.
· construção não-escorada;
· a deformação das vigas principais é desprezível, neste caso;
· forma metálica, com 75 mm de altura;
· classe de agressividade moderada (wk = 0,3 mm).
Formulário:
 Propriedades dos materiais:
 Conectores:
 Largura efetiva da laje = menor entre:
a) 1/8 do valor do vão de referência Lc, em que,
· Vigas bi-apoiadas: Lc = L;
· Vãos intermediários de vigas semi-contínuas: Lc = 0,7L;
· Vãos extremos de vigas semi-contínuas: Lc = 0,8L.
b) 1/2 da distância do centro da viga em análise até o centro da viga consecutiva (à direita ou à esquerda);
c) Distância do centro da viga em análise até a extremidade da laje, se não houver outra viga neste lado.
 Região de momento positivo
· Momento Resistente
· Relação entre a largura e a espessura:
· Mesa comprimida:
· Alma (viga mista):
· Alma (perfil metálico):
· FhRd = menor entre:
· Resistência de dimensionamento da laje à compressão (Rcd):
· Resistência de dimensionamento do perfil de aço à tração (Rtd):
· Interação completa:
· Interação parcial:
· Posição da linha neutra para interação parcial:
· LNP na laje:
· LNP na alma:
· LNP na mesa:
· Força cortante resistente
· Propriedades elásticas da seção transformada
· Razão modular:
· Ações de curta duração:
· Ações de longa duração:
· Largura da seção transformada:
· Espessura da laje sob compressão:
· Área da seção transformada:
· Posição da LNE:
· Momento de inércia da seção transformada:
· Módulo resistente elástico da seção transformada:
· Momento de inércia efetivo:
· Módulo resistente elástico efetivo:
· Deslocamento:
· Fissuração:
Figura 1.3. Coeficientes de ponderação das ações (f = f1 + f3)
Fonte: NBR 8800 (2008).
Questão 02 (10,0 pontos)
Para a seção da Figura 2.1, faça o que se pede.
Figura 2.1. Seção do pilar misto.
Fonte: Própria Autora (2020).
a) Determinar as seguintes propriedades principais dos pilares mistos, considerando comprimento de flambagem KL igual a 4,5 m, nos planos xz e yz:
i) Módulo de elasticidade do concreto;
ii) Rigidez efetiva da seção mista à compressão e à flexão;
iii) Resistência de dimensionamento da seção à plastificação total por força axial de compressão;
iv) Fator de contribuição do aço ();
v) Índice de esbeltez reduzido do pilar (0,m);
vi) Resistência de dimensionamento da seção à plastificação total por momento fletor;
b) Verificar se as seguintes hipóteses e limitações são atendidas:
i) Relação entre a maior e a menor dimensão externa da seção deve ser inferior a 5;
ii) Fator de contribuição do aço () deve ficar entre 0,2 e 0,9;
iii) O maior índice de esbeltez reduzido do pilar (0,m) não deve ser maior que 2;
iv) A área da armadura longitudinal deve ficar entre 0,3% e 4% da área de concreto;
v) Para perfis I totalmente revestidos, atender aos seguintes cobrimentos:
c) Verificar o pilar misto AB da estrutura mostrada na Figura 2.2 à flexo-compressão e à força cortante. Verificar também se é necessário utilizar conectores na região B de ligação com as vigas e ao longo do trecho AB. 
i) Falha devida à ação conjunta de força axial de compressão e momento fletor.
ii) Cisalhamento das superfícies de contato entre o concreto e o perfil de aço na região de ligação com as vigas.
iii) Cisalhamento das superfícies de contato entre o concreto e o perfil de aço entre regiões de introdução de cargas.
Observação: as solicitações indicadas são de dimensionamento e já incorporam os efeitos globais de segunda ordem e deve-se desconsiderar os efeitos locais de segunda ordem. Pode-se considerar K = 1 (coeficiente de flambagem) em ambos os planos principais.
d) Para a força normal e momento fletor solicitantes de dimensionamento da letra c) (Figuras 2.2 e 2.3) e utilizando a tabela de resistência de pilares mistos da Figura 2.4, escolher o pilar misto que atende a esses esforços solicitantes de dimensionamento com o melhor aproveitamento possível.
Figura 2.2. Pilar misto – solicitações de dimensionamento.
Fonte: Própria Autora (2020).
A Figura 2.3 mostra a construção do nó B, havendo continuidade de todos os elementos do pilar.
Figura 2.3. Construção do nó B (as chapas verticais ligadas ao pilar devem ter furos para permitir a passagem da armadura transversal).
Fonte: Adaptado de Queiroz et al. (2012).
Figura 2.4. Tabela de resistência para pilares mistos.
Fonte: Queiroz et al. (2012).
Dados:
· Perfil de aço: I 400x200x12,5x9,5, fy,a = 380 MPa, Ea = 200GPa, a = 1,1;
· Concreto: c = 2400 kg/m3, fck = 35 MPa, c = 1,4;
· Armadura longitudinal: 4 16,0 mm CA-50, Es = 210 GPa, s = 1,15;
· Estribos: 8,0 mm.
Formulário:
 Propriedades dos pilares mistos:
 é um coeficiente que depende do tipo de seção do perfil, sendo: 0,95 para seções tubulares preenchidas com concreto e 0,85 para as demais seções.
 Flexo-compressão:
· Se 0,m 1,5:
· Se 0,m > 1,5:
· Para NSd/NRd 0,2:
· Para NSd/NRd < 0,2:
 Cisalhamento nos pontos de aplicação de carga
· O local de aplicação da carga não é pontual e sim uma região e, para tanto, o comprimento de aplicação da carga será o menor entre:
· O dobro da menor dimensão da seção do pilar;
· Um terço da distância entre dois pontos de aplicação sucessivos.
· Na ligação viga-pilar a verificação é feita para que as tensões cisalhantes no contato concreto-aço não sejam superiores à tensão de cisalhamento resistente de dimensionamento (Rd). Tensão de cisalhamento resistente de dimensionamento (Rd) de um pilar totalmente revestido é de 0,30 MPa.
· Viga ligada ao perfil:
· Viga ligada ao concreto:
 Cisalhamento entre os pontos de aplicação de carga
Se a razão entre a força normal de compressão solicitante de dimensionamento e a força normal de compressão resistente de dimensionamento à plastificação for maior que 0,3, não há a necessidade de conectores de cisalhamento nos trechos entre pontos de aplicação de carga.