3 - Estruturas Metálicas I - 17.11.23 e 20.11.23 e 24.11.23 - OK

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AÇAILÂNDIA – MA
2023
 
ESTRUTURAS METÁLICAS I
Prof.
Deckson Lacerda
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SUMÁRIO:
1 – Ações e carregamentos;
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AÇÕES E CARREGAMENTOS
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Vento:
A determinação dos esforços causados pelo vento é baseada nos procedimentos apresentados na NBR 6123/1988.
Velocidade básica: a velocidade básica V0, expressa em m/s, é a velocidade de uma rajada de 3 segundos, medida a 10 m acima do terreno, em campo aberto e que pode ser excedida em média uma vez em 50 anos.
O gráfico que mostra estas velocidades é chamado de isopleta das velocidades básicas, e é apresentado na figura 1.
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AÇÕES E CARREGAMENTOS
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Figura 1: Isopletas da velocidade básica V0 (m/s).
Fonte: Pfeil (2016)
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Fator topográfico S1: leva em consideração as variações do relevo do terreno, da seguinte maneira:
Terreno plano ou fracamente acidentado: S1 = 1;
Taludes e morros – ver a NBR 6123;
Vales profundos, protegidos de ventos de qualquer direção: S1 = 0,9.
Fator de rugosidade S2: ele considera o efeito combinado da rugosidade do terreno, da variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação ou parte da edificação em consideração.
Rugosidade do terreno: se divide em 5 categorias.
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Categoria I – Superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 km de extensão, medida na direção e sentido do vento incidente. Exemplos: mar calmo, lagos e rios e pântanos sem vegetação.
Categoria II – Terrenos abertos em nível ou aproximadamente em nível, com poucos obstáculos isolados, tais como árvores e edificações baixas. Exemplos: zonas costeiras planas, pântanos com vegetação rala, campos de aviação e fazendas sem muro. A cota média do topo dos obstáculos é considerada inferior ou igual a 1 m.
Categoria III – Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como muros, poucas árvores e edificações baixas. A cota média do topo dos obstáculos é considerada inferior ou igual a 3 m.
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Categoria IV – Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. Exemplo: zonas de parques e bosques com muitas árvores, cidade pequenas e seus arredores, subúrbios densamente construídos de grandes cidades e áreas industriais plena ou parcialmente desenvolvidas. A cota média do topo dos obstáculos é considerada inferior ou igual a 10 m.
Categoria V – Terrenos cobertos por obstáculos numeroso, grandes, altos e pouco espaçados. Exemplos: florestas com árvores altas, de copas isoladas; centros de grandes cidades e complexos industriais bem desenvolvidos. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual ou superior a 25 m.
Dimensões da edificação: para esse parâmetro são adotadas 3 classes de edificações, com intervalos de tempo para cálculo da velocidade média de, respectivamente, 3 s, 5 s e 10 s.
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Classe A: todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças individuais de estruturas sem vedação. Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 m.
Classe B: toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 e 50 m.
Classe C: toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 m.
Para toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 80 m, o intervalo de tempo correspondente poderá ser determinado de acordo com o anexo A da NBR 6123/1988.
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Altura sobre o terreno: para determinar o fator S2 a uma determinada altura, deve-se utilizar a tabela 4 e a fórmula abaixo:
Onde b, p e Fr são valores extraídos da tabela 4, sendo que Fr é o fator de rajada sempre correspondente ao valor que consta na categoria II.
A equação que determina S2 é aplicável até a altura Zg que corresponde ao contorno da camada atmosférica.
A altura da edificação pode ser dividida em partes. A força do vento em cada parte é calculada usando o fator S2 correspondente à cota do topo, medida a partir do terreno.
Uma opção de encontrar z é usando a tabela 5.
PAREI AQUI
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Tabela 1: Parâmetros meteorológicos.
Fonte: Pfeil (2016)
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Tabela 2: Fator S2.
Fonte: Pfeil (2016)
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Fator estatístico S3: é baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação. 
Tabela 3: Valores mínimos do fator estatístico S3.
Fonte: Pfeil (2016)
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Determinação de Vk e q: após todos os valores de S serem determinados, calculam-se os valores de Vk e q usando as seguintes fórmulas:
Exemplo 1: Determine os valores de Vk e q para uma marquise em Manaus/AM, com terreno plano ou fracamente acidentado, localizado em um terreno aberto, com sua maior dimensão correspondendo a 30 m e altura de 3,5 m. Essa marquise será para um hotel.
Exemplo 2: Determine os valores de Vk e q para uma marquise em São Paulo/SP, que apresenta V0 = 40 m/s, com terreno localizado num local coberto por obstáculos e pouco espaçado, com sua maior dimensão correspondendo a 30 m e altura de 3,5 m. Essa marquise será para um hotel.
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Coeficientes aerodinâmicos para edificações correntes:
O vento provoca numa edificação ações de pressão ou sucção que agem nas diversas partes e nos diversos elementos da construção.
Para encontrar os valores destas ações, é necessário a determinação de alguns coeficientes, como veremos agora.
Coeficientes de pressão e de forma externo:
Os valores desses coeficientes para diversos tipos de edificações e para direções críticas de vento são dados nas tabelas 4 a 6 e em figuras e tabelas dos anexos E e F da NBR 6123/1988. 
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Figura 2: Coeficiente de pressão e forma para paredes.
Fonte:https://www.google.com/search?q=tabela+4++coeficientes+de+press%C3%A3o+e+forma+externos+para+paredes
Para a/b entre 3/2 e 2, interpolar linearmente.
Para vento a 0º, nas partes A3 e B3, o coeficiente de forma Ce tem os seguintes valores:
Para a/b = 1: mesmo valor das partes A2 e B2;
Para a/b 2: Ce = -0,2;
Para 1 < a/b < 2: interpolar linearmente.
Barlavento e sota-vento.
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Figura 3: Coeficiente de pressão e forma para paredes, anexo.
Fonte: NBR 6123 (1988)
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Exemplo 3: Considere um galpão de 20x40 metros e altura 7 metros. Encontre os coeficientes de pressão e de forma externos para a parede, com vento nas duas direções.
Barlavento e sota-vento.
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Figura 4: Detalhe 1, beiral.
Fonte: NBR 6123 (1988)
Figura 5: Detalhe 2, tabela 5.
Fonte: NBR 6123 (1988)
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Notas:
O coeficiente de forma Ce na face inferior do beiral é igual ao da parede correspondente. 
Nas zonas em torno de partes de edificações salientes ao telhado (chaminés, reservatórios, torres, etc.), deve ser considerado um coeficiente de forma Ce = 1,2, até uma distância igual à metade da dimensão da diagonal da saliência vista em planta.
Na cobertura de lanternins, cpe médio = - 2,0.
Para vento a 0°, nas partes I e J o coeficiente de forma Ce tem os seguintes valores: 
a/b = 1: mesmo valor das partes F e H; 
a/b ≥ 2: Ce = - 0,2. 
Para 1 < a/b < 2: Interpolar linearmente.
Barlavento e sota-vento.
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Exemplo 3: Considere um galpão de 20x40 metros e altura 7 metros. Encontre os coeficientes de pressão e de forma externos para o telhado, com vento nas duas direções. Adotar ângulo de 15º para o telhado.
Barlavento e solta-vento.
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Tabela 7: Cpe médio para telhado com uma água.
Fonte: NBR 6123(1988)
Nota:
Para vento a 0°, nas partes I e J, que se referem aos respectivos quadrantes, o coeficiente de forma Ce tem os seguintes valores: 
a/b = 1, mesmo valor das partes H e L.
a/b = 2: Ce = - 0,2.
Interpolar linearmente para valores intermediários de a/b.
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Tabela 6: Detalhe para telhados de uma água.
Fonte: NBR 6123 (1988)
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Coeficiente de pressão interna:
O coeficiente de pressão interna depende da permeabilidade das paredes da edificação.
O índice de permeabilidade de uma parte da edificação é definido pela relação entre a área das aberturas e a área total desta parte.
De modo geral, pode-se resumir os casos em:
A) duas faces opostas igualmente permeáveis, as outras faces impermeáveis:
Vento perpendicular a uma face permeável: Cpi = + 0,2.
Vento perpendicular a uma face impermeável: Cpi = - 0,3.
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B) quatro faces igualmente permeáveis:
Cpi = - 0,3 ou 0.
C) abertura dominante em uma face, as outras faces de igual permeabilidade:
Abertura dominante na face de barlamento:
Proporção entre a área de todas as aberturas na face de barlavento e a área total das aberturas em todas as faces submetidas a sucções externas:
1 – Cpi = + 0,1.
1,5 – Cpi = + 0,3.
2 – Cpi = + 0,5.
3 – Cpi = + 0,6.
6 ou mais – Cpi = + 0,8.
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Abertura dominante na face de sotavento:
Adotar o valor do coeficiente de forma externo, Ce, correspondente a esta face.
Abertura dominante em uma face paralela ao vento e 
Abertura dominante não situada em zona de alta sucção externa:
Adotar o valor do coeficiente de forma externo, Ce, correspondente ao local da abertura nesta face.
Abertura dominante situada em zona de alta sucção externa:
Proporção entre a área da abertura dominante e a área total das outras aberturas situadas em todas as faces submetidas a sucções externas:
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0,25 – Cpi = - 0,4.
0,50 – Cpi = - 0,5.
0,75 – Cpi = - 0,6.
1 – Cpi = - 0,7.
1,5 – Cpi = - 0,8.
3 ou mais – Cpi = - 0,9.
D) edificações efetivamente estanques e com janelas fixas que tenham uma probabilidade desprezável de serem rompidas por acidente, considerar o mais nocivo dos seguintes valores:
Cpi = - 0,2 ou 0.
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Exemplo 3: Considere um galpão de 20x40 metros e altura 7 metros. Encontre os coeficientes de pressão interna, com vento nas duas direções. Adotar ângulo de 15º para o telhado, q = 0,772 KN/m2 e paredes com 4 faces igualmente permeáveis.
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Ações permanentes:
Serão apresentados abaixo os valores das ações permanentes mais comuns no dimensionamento de estruturas de aço.
Estrutura metálica – valores estimados:
Vigas e pilares de 0,20 KN/m a 0,50 KN/m.
Terças de perfil formado a frio (PFF) – 0,10 KN/m2.
Telhas simples de aço galvanizado – 0,05 KN/m2.
Telhas simples de alumínio – 0,025 KN/m2.
Telhas termoacústicas de aço galvanizado de 0,10 KN/m2 a 0,15 KN/m2.
Telhas termoacústicas de alumínio de 0,05 KN/m2 a 0,075 KN/m2.
Correntes e contraventos horizontais – 0,05 KN/m2.
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Sistemas de vedação:
a) Alvenaria de tijolos cerâmicos
Para a determinação da carga por metro linear, basta multiplicar-se o valor correspondente à largura da parede e o tipo de tijolo pela altura da parede.
	Largura	Tijolo Furado	Tijolo Maciço
	10 cm	1,20 KN/m2	1,60 KN/m2
	15 cm	1,80 KN/m2	2,40 KN/m2
	25 cm	3,00 KN/m2	4,00 KN/m2
Tabela 7: Carga de tijolos cerâmicos.
Fonte: Pfeil (2016)
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Caso existam aberturas nas paredes, estas poderão ser descontadas subtraindo-se da altura da parede um valor igual à área das aberturas existentes dividido pelo vão da viga.
Exemplo 4: Considere uma parede de tijolo furado com 15 cm de largura; 4,0 m de comprimento; 3,15 m de altura entre lajes; viga de apoio de 40 cm de altura; uma janela de 1,20 m x 1,10 m e uma porta de 0,70 m x 2,10 m. Determine a carga q referente a alvenaria.
ESTÁ NO LIVRO.
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b) Blocos de sical
A utilização dos blocos de sical é semelhante à dos tijolos de cerâmica.
Tabela 8: Densidade blocos de sical.
Fonte: Pfeil (2016)
	Densidade	
	Densidade a seco	4,50 KN/m3
	Para Cálculo estrutural	5,50 KN/m3
	Para Cálculo de frete	6,00 KN/m3
	Largura (cm)	Altura (cm)	Comprimento (cm)	Carga
	7,5	30,0	60,0	1,42 KN/m2
	10,0	30,0	60,0	1,65 KN/m2
	12,5	30,0	60,0	1,69 KN/m2
	15,0	30,0	60,0	1,83 KN/m2
	20,0	30,0	60,0	2,10 KN/m2
Tabela 9: Cargas blocos de sical.
Fonte: Pfeil (2016)
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c) Drywall (gesso acartonado) e placas cimentícias
Segundo o item 2.1.2 da NBR 6120, pode-se adotar “uma carga uniformemente distribuída por metro quadrado de piso não menor que um terço do peso por metro linear de parede pronta, observado o valor mínimo de 1 KN/m2”.
Nestes casos, como estas divisórias não atingem o valor mínimo, considera-se o valor de 1,0 KN/m2.
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