Exercícios de Aço cap. 1,2,3 e 4 do livro Estruturas de Aço - Dimensionamento prático Walter Pfeil e Michèle Pfeil 8 ed.

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Aluna: Rarielly Alcântara Tavares 
Disciplina: Estruturas Metálicas 
Lista de Exercícios 
Capítulo 1 
Exemplo 1.5.1 - Uma barra de seção circular com diâmetro igual a 25,4 mm (1") está sujeita a uma 
tração axial de 35 KN. Calcular o alongamento da barra supondo o comprimento inicial l0 = 3,50 m. 
 
 
Problemas resolvidos 
 
1.11.1 - Uma viga de edifício comercial está sujeita a momentos fletores oriundos de diferentes 
cargas: 
Peso próprio de estrutura metálica 
Peso dos outros componentes não metálicos permanentes 
Ocupação da estrutura 
Vento 
 
Calcular o momento fletor solicitante de projeto Mdsol. 
 
1 11.2 - Uma diagonal de treliça de telhado está sujeita aos seguintes esforços normais (+ tração) 
oriundos de diferentes cargas: 
Peso próprio da treliça e cobertura metálicas 
Vento de sobrepressão v1 
Vento de sucção v2 
Sobrecarga variável 
 
Calcular o esforço normal solicitante de projeto. 
 
 
Problemas propostos 
 
1.12.1 - O carbono aumenta a resistência do aço. Por que durante o processo de fabricação do aço 
remove-se uma certa quantidade de carbono do ferro fundido? 
 
1.12.2 - Quais os objetivos de adicionar elementos de liga (cobre, manganês, molibdênio etc.) aos 
aços-carbono para compor os aços de baixa liga? 
 
1.12.3 - Explique o que é ductilidade e qual a importância desta característica do aço em sua utilização 
em estruturas. 
 
1.12.4 - Uma haste de aço sujeita a cargas cíclicas tem sua resistência determinada por fadiga. 
Comente as providências propostas no sentido de aumentar a resistência da peça: 
- aumentar as dimensões transversais da haste; 
- mudar o tipo de aço para outro mais resistente; 
- mudar o detalhe de solda para atenuar o efeito de concentração de tensões. 
 
1.12.5 - Quais os procedimentos de proteção da estrutura de aço contra corrosão? 
 
1.12.6 - Qual o objetivo do contraventamento no plano da cobertura em viga treliçada de um galpão 
industrial (Fig.1.33)? 
 
1.12.7 - Qual a origem das tensões residuais em perfis laminados e em perfis soldados? 
 
1.12.8 - Em que se baseia o Método das Tensões Admissíveis e quais são as suas limitações? 
 
1.12.9 - Defina os termos Sd, Rd, yf e ym, da Eq. (1.9). 
 
 
Capítulo 2 
 
Problemas resolvidos 
 
2.3.1 - Calcular a espessura necessária de uma chapa de 100 mm de largura, sujeita a um esforço 
Axial de 100 KN (10 tf). Resolver o problema para o aço MR250 utilizando o método das Tensões 
admissíveis (Item 1.10.3) com δ = 0,6fy. 
 
2.3.2 - Repetir o Problema 2.3.1 fazendo o dimensionamento com o método dos estados limites, e 
comparar os dois resultados. 
 
2.3.3 - Duas chapas 22 X 300 mm são emendadas por meio de talas com 2 x 8 parafusos Φ 22 mm 
(7/8"). Verificar se as dimensões das chapas são satisfatórias, admitindo-se aço MR250 (ASTM A36). 
 
 
 
 
2.3.4 - Duas chapas 28 cm x 20 mm são emendadas por traspasse, com parafusos d = 20 mm, sendo 
os furos realizados por punção. Calcular o esforço resistente de projeto das chapas, admitindo-as 
submetidas à tração axial. Aço MR250. 
2.3.5 - Calcular o diâmetro do tirante capaz de suportar uma carga axial de 150 KN, sabendo-se que 
a transmissão de carga será feita por um sistema de roscas e porcas. Aço ASTM A36 (MR250). 
Admite-se que a carga seja do tipo permanente, com grande variabilidade. 
 
 
2.3.6 - Para a cantoneira L 178x102x12,7 (7"x4"x1/2") indicada na Fig. Probl. 2.3.6a e 2.3.6b, 
determinar: 
 
a) a área líquida, sendo os conectares de diâmetro igual a 22 mm (7 /8"); 
b) maior comprimento admissível, para esbeltez máxima igual a 300. 
 
2.3.7 - Para o perfil U 381 (15") x 50,4 kg/m, em aço MR250, indicado na Fig. Probl. 2.3.7, calcular 
o esforço de tração resistente. Os conectares são de 22 mm de diâmetro. 
 
2.3.8 - Calcular o esforço resistente de tração do perfil do Probl. 2.3.7, agora com ligação soldada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.3.9 - Ao perfil U 381 (15”) x 50,4 kg/m do Probl. 2.3.7 são acrescentados dois furos, como indicado 
na Fig. Probl. 2.3 .9. Calcular o esforço de tração resistente. Os conectares são de 22 mm de diâmetro. 
 
Problemas propostos 
 
2.4. 1 - Que estados limites podem ser atingidos por uma peça tracionada? 
 
2.4.2 - Por que o escoamento da seção líquida de uma peça tracionada com furos não é considerado 
um estado limite? 
 
2.4.3 - Por que as normas impõem limites superiores ao índice de esbeltez de peças tracionadas? 
 
2.4.4 - Calcule o esforço resistente à tração da chapa de 20 mm de espessura ligada a outras duas 
chapas por parafusos de 19 mm de diâmetro. Aço MR250. 
 
2.4.5 - Calcule o esforço resistente da cantoneira tracionada de contraventamento L 50x50x6 ligada 
à chapa de nó por parafusos Φ 9,5 mm (3/8"). Aço MR250. 
 
2.4.6 - Calcule os comprimentos máximos dos seguintes elementos trabalhando como tirantes: 
a) barra chata 1 9 mm X 75 mm; 
b) cantoneira L 50x50x6. 
 
 
 
Capítulo 3 
 
Problemas resolvidos 
 
3.5.1 - Duas chapas de 204 mm x 12,7 mm (1/2") em aço ASTM A36 são emendadas com chapas 
laterais de 9,5 mm (3/8") e parafusos comuns (A307) Φ22 mm. 
As chapas estão sujeitas às forças Ng = 200 KN, oriunda de carga permanente, e Nq = 100 KN, oriunda 
de carga variável decorrente do uso da estrutura. Verificar a segurança da emenda no estado limite 
último em combinação normal de ações. 
 
3.5.2 - O tirante de uma treliça de telhado é constituído por duas cantoneiras de 63 x 6,3 mm (2 1/2" 
x 1/4") com ligação a uma chapa de nó da treliça com espessura de 6,3 mm, utilizando parafusos 
comuns Φ12,7 mm (1/2"). Determinar o esforço normal resistente do tirante, desprezando o pequeno 
efeito da excentricidade introduzida pela ligação. 
 
 
 
3.5.3 - Dimensionar uma ligação aparafusada entre um perfil U e uma chapa, para suportar uma 
solicitação de tração de projeto igual a 640 KN. Verificar a dimensão do perfil que satisfaz o 
problema. Aço ASTM A36, parafusos de alta resistência ASTM A325 em ligação do tipo apoio. 
 
 
 
3.5.4 - Dimensionar a ligação aparafusada do Probl. 3.5.3, agora para uma ligação do tipo atrito. 
 
3.5.5 - Calcular a carga de projeto na ligação da figura, sendo os conectares parafusos ASTM A307, 
de diâmetro igual a 19 mm (3/4"). 
 
 
3.5.6 - Deseja-se projetar a ligação de um consolo metálico com uma coluna, utilizando parafusos 
de alta resistência ASTM A325. Determinar o diâmetro necessário dos parafusos para absorverem 
uma carga de 30 KN em serviço (oriunda de carregamento permanente), com uma excentricidade de 
200 mm, relativa ao eixo da coluna. 
 
 
 
3.5.7 - Verificar as tensões nos conectares do consolo das figuras a e b, usando parafusos ASTM 
A307. Usar o estado limite de projeto, com o coeficiente de majoração das ações γ = 1 ,4. 
 
 
 
3.5.8 – Na ligação do problema anterior, substituem-se os parafusos comuns por parafusos de alta 
resistência A325, em ligação tipo atrito. As verificações em estado limite último devem ser efetuadas 
como no problema 3.5.7. Verificar a resistência ao deslizamento em estado limite de utilização. 
 
 
Problemas propostos 
 
3.6.1 – Como funcionam as ligações a corte do tipo apoio e do tipo atrito? 
 
3.6.2 – Em que condições podem ser usados parafusos em furos alargados? 
 
3.6.3 – Quais os modos de colapso que devem ser verificados em uma ligação a corte com conectores? 
3.6.4 – Em que condições é válida a hipótese de distribuição uniforme de esforços em parafusos de 
uma ligação axial para corte? 
 
3.6.5 - Uma barra atirantada de uma treliça, sujeita a uma carga de 720 KN em serviço, é constituída 
por dois perfis U 250 (10”) x 29,8 kg/m, prendendo-se uma chapa gusset de 12,7 mm (1/2”) por meio 
de parafusos A307 d = 3/4". Verificar a segurança da ligação no estado limite de projeto, com o 
coeficiente γ = 1,30 (carga permanente de pequena variabilidade). Aço ASTM A36. 
 
 
 
3.6.6 - Determinar o número mínimo de parafusosA325, de diâmetro igual a 22mm (7/8”), 
necessários para a ligação a tração da figura. Admitir que as chapas dos flanges são bastante rígidas. 
 
 
3.6.7 - Uma chapa de ligação recebe uma carga inclinada de 120 KN. Os conectores são parafusos 
A325 em ligação por atrito, diâmetro d = 12,7 mm (1/2”), com espaçamentos padronizados, 
mostrados na figura. Calcular o número de parafusos necessários por fila vertical. Determinar a 
espessura mínima de chapa para que a pressão de apoio não seja determinante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 4 
Problemas resolvidos 
 
4.6.1 – Uma placa de aço 12mm, sujeita à tração axial de 40 KN, está ligada a uma outra placa 12mm 
formando um perfil T, por meio de solda. Dimensionar a solda usando eletrodo E60 e aço ASTM 
A36. 
 
 
4.6.2 – Qual o comprimento e qual a espessura da solda de filete requeridos para a conexão da figura? 
Admitir aço ASTM A36 e eletrodo E60. O esforço solicitante é variável. 
 
 
4.6.3 - Calcular a ligação de um perfil L 127 (5”) x 24,1 kg/m, submetido à tração axial permanente 
de pequena variabilidade, com um gusset indicado na figura. Aço MR250; eletrodo E70. 
 
4.6.4 – Resolver o mesmo problema anterior considerando o detalhe de solda dado na figura. Aço 
MR250; eletrodo E70. 
4.6.5 – Calcular a ligação do consolo dado na figura, usando solda de filete. Admitir aço MR250, 
eletrodo E60. Carga atuante do tipo variável. 
 
 
4.6.6 – Um perfil VS de 500mm x 61 kg/m (Tabela A8.3, Anexo A) está solicitado em uma seção por 
um momento M = 170 KNm e um esforço cortante V = 200 KN (solicitações de carga variável). A 
junção da mesa com a alma é feita por solda de filete com 5,0 mm de perna. Verificar esta junção, 
sem considerar a existência de tensões na alma oriundas de efeitos locais, como, por exemplo, cargas 
concentradas. Aço ASTM A36 (MR250); eletrodo E60. 
 
 
4.6.7 – A conexão do perfil VS 850 x 120 cm com a chapa de topo, dado na figura, foi feita por meio 
de solda de filete. Pede-se para verificar as tensões na solda. Aço MR250. Eletrodo E60. Cargas 
variáveis. 
 
 
4.6.8 - Calcular a conexão da viga I no gusset indicado na figura a seguir, usando solda de topo e de 
filete. O perfil é cortado com maçarico, retirando-se a alma e a parte central da mesa, num 
comprimento de 12 cm. A mesa é soldada à chapa com solda de filete (Fig. 4.6.8b); a alma é soldada 
à chapa com solda de topo (Fig. 4.6.8c). Material: aço MR250 e eletrodo E60. 
 
Problemas propostos 
 
4.7.1 - Quais os principais efeitos indesejáveis que surgem no processo de solda? 
 
4.7.2 - Por que o esfriamento rápido de uma solda é indesejável? 
 
4.7.3 - Quais os aços que podem ser soldados sem precauções especiais? 
 
4.7.4 - Qual a posição de solda que produz melhores resultados? 
 
4.7.5 - Defina garganta do filete de solda. 
 
4.7.6 - O que se deve fazer numa ligação de chapas de topo com espessuras diferentes? 
 
4.7.7 - Por que se estabelecem dimensões transversais mínimas para os filetes de solda? 
 
4.7.8 - Determine a dimensão b da perna do filete de solda necessária para desenvolver o esforço 
resistente de cálculo das peças nas ligações esquematizadas. Aço MR250; eletrodo E60. 
 
 
4.7.9 - Determine a perna do filete de solda necessária para fixar o consolo indicado na Fig. 4.7.9a. 
Admita aço MR250 e eletrodo E60. A carga é do tipo permanente. 
 
 
4.7.10 - Dimensione a ligação do consolo da figura, isto é, determinar o comprimento L para um valor 
adotado do lado b do filete. Admita aço ASTM A36, eletrodo E60. Carga atuante do tipo variável de 
utilização.