Estados Limites e Combinações de Ações

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ESTADOS LIMITES
		O conceito de Estado Limite é dado pela situação (limite) a partir da qual a estrutura deixa de atender a uma das finalidades de sua construção.
		Para uma edificação, espera-se que a mesma deva reunir condições adequadas de segurança, funcionalidade e durabilidade, para que atenda às necessidades de que foi projetada. Logo, quando uma estrutura deixa de atender a esses requisitos, diz-se que ela atingiu o Estado Limite. Dessa forma, uma estrutura pode atingir um Estado Limite de ordem estrutural ou de ordem funcional.
		Assim, temos os dois tipos de Estados:
Estados Limites Últimos (de ruína);
Estados Limites de Utilização (de serviço).
 
Estado Limite Último
		Segundo a NBR 6118, o Estado Limite Último é definido como o “estado limite relacionado ao colapso, ou a qualquer outra forma de ruína estrutural, que determine a paralisação do uso da estrutura.” Conclui-se que uma estrutura jamais pode alcançar o Estado Limite Último, ou seja, a ruína.
		No Estado Limite Último é onde ocorre o esgotamento da capacidade de sustentação, podendo ser por: ruptura de seções, colapso da estrutura, deterioração por fadiga e perda de estabilidade. 
		Os projetos de concreto armado e concreto protendido são dimensionados neste Estado, como se estivessem prestes a romper. Isto faz com que se tenha uma margem de resistência aos carregamentos aplicados na estrutura, sendo que para ocorrer a ruptura, a estrutura teria que estar submetida a carregamentos bem superiores dos quais foi projetado. 
		Essa margem de resistência é feita através de coeficientes numéricos chamados “coeficientes de segurança”, que fazem com que as estruturas trabalhem longe da ruína. Esses coeficientes são adotados de tal forma que as ações são majoradas e as resistências dos materiais são minoradas.
		A segurança das estruturas de concreto, tanto armado quanto protendido deve sempre ser verificada em relação aos seguintes Estados Limites Últimos:
Estado Limite Último de perda de equilíbrio da estrutura, admitida como corpo rígido;
Estado Limite Último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, devido às solicitações normais e tangenciais;
Estado Limite Último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, considerando os efeitos de segunda ordem;
Estado Limite Último provocado por solicitações dinâmicas;
Casos especiais.
Os valores a serem considerados para o coeficiente de segurança
no Estado Limite Último para o concreto (γc) e o aço (γs) estão indicados na tabela abaixo:
Observação: Para a maioria das construções é usada a Combinação Normal.
Estado Limite de Serviço
		Estados Limites de Serviço são aqueles relacionados à durabilidade das estruturas, aparência, conforto do usuário e a boa utilização funcional das mesmas, seja em relação aos usuários, seja em relação às máquinas e aos equipamentos utilizados.
		Na análise estrutural deve ser considerada a influência de todas as ações que possam produzir efeitos significativos para a segurança da estrutura em exame, levando-se em conta os possíveis estados limites últimos e os de serviço.
		Em construções especiais pode ser necessário verificar a segurança em relação a outros estados limites de serviço não definidos na NBR 6118.
		Os estados limites de serviço, Podem se originar de uma das seguintes causas:
Estado Limite de Abertura de Fissuras: Também definido como Estado limite de fissuração inaceitável corresponde ao estado em que as fissuras se apresentam com aberturas iguais aos limites máximos especificados por normas e que podem ser prejudicial ao uso ou à durabilidade da peça de concreto.
Estado Limite de Deformações Excessivas: Estado em que as deformações atingem os limites estabelecidos para a utilização normal da construção; após a aplicação do carregamento, com o decorrer do tempo, a deformação lenta produz um aumento na deformação da peça que pode chegar a valores três vezes maiores que os iniciais.
Estado Limite de Vibrações Excessivas: Estado em que as vibrações atingem os limites estabelecidos para a utilização normal da construção.
Estado Limite de Formação de Fissuras: É o estado em que há uma grande probabilidade de iniciar-se a formação de fissuras de flexão. Este estado ocorre quando a tensão de tração máxima na seção transversa for igual à resistência à tração do concreto na flexão.
Estado Limite de Descompressão: É o estado no qual em um ou mais pontos da seção transversal a tensão é nula, não havendo tração no restante da seção. O termo descompressão vem da idéia de que o carregamento externo, quando aplicado, descomprime a seção comprimida pela protensão. Sua verificação é feita no Estádio I.
Estado Limite de Descompressão
⇒ ESTÁDIOS 
		O procedimento para se caracterizar o desempenho de uma seção de concreto consiste em aplicar um carregamento, que se inicia do zero e vai ate a ruptura. Às diversas fases pelas quais passa a seção de concreto, ao longo desse carregamento, dá-se o nome de Estádios.
		Distinguem-se basicamente três fases distintas: Estádio I, Estádio II e Estádio III.
Estádio I
Esta fase corresponde ao inicio do carregamento. As tensões normais que surgem são de baixa magnitude e dessa forma o concreto consegue resistir às tensões de tração. Tem-se um diagrama linear de tensões, ao longo da seção transversal da peca, sendo válida a lei de Hooke. É no Estádio I que e feito o calculo do momento de fissuração, que separa o Estádio I do Estádio II. O Estádio I termina quando a seção fissura.
Estádio II
Neste nível de carregamento, o concreto não mais resiste à tração e a seção e encontra fissurada na região de tração. A contribuição do concreto tracionado deve ser desprezada. No entanto, a parte comprimida ainda mantem um diagrama linear de tensões, permanecendo válida a lei de Hooke. O Estádio II serve para a verificação da peça em serviço. Como exemplos, citam-se o estado limite de abertura de fissuras e o estado limite de deformações excessivas. O Estádio II termina com o inicio da plastificação do concreto comprimido. 
Estadio III
No Estádio III, a zona comprimida encontra-se plastificada e o concreto dessa região está na iminência da ruptura. Admite-se que o diagrama de tensões seja da forma parabólico-retangular, também conhecido como diagrama parábola-retângulo. E no estadio III que e feito o dimensionamento, situação em que denomina “cálculo na ruptura” ou “cálculo no estádio III”.
Domínios de Deformação
⇒ COMBINAÇÕES DE AÇÕES
A norma brasileira NBR 8681 (Ações e segurança nas estruturas) 
define ações como as causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas. As ações podem ser de três tipos: 
a) Ações permanentes: são aquelas que apresentam pequena variação durante praticamente toda a vida da construção. 
b) Ações variáveis: ao contrário das ações permanentes as ações variáveis apresentam variação significativa durante a vida da construção. 
c) Ações excepcionais: são aquelas que apresentam duração extremamente curta, e com baixa probabilidade de ocorrência, durante a vida da construção. 
		Para a elaboração dos projetos, as ações devem ser combinadas, com a aplicação de coeficientes sobre cada uma delas, para levar em conta a probabilidade de ocorrência simultânea. A aplicação das ações deve ser feita de modo a se conseguirem as situações mais críticas para a estrutura.
		Para os Estados Limites Últimos são utilizadas as
combinações últimas normais, combinações últimas especiais ou de construção, combinações últimas excepcionais.
Combinações Últimas Normais: as ações variáveis são divididas em dois grupos, as principais e as secundárias com seus valores reduzidos, que leva em conta a baixa probabilidade de ocorrência simultânea das ações variáveis.
Combinações Últimas Especiais ou de Construção: a única alteração em relação às combinações últimas normais está na consideração do coeficiente de redução, que será o mesmo, a menos que a ação variável principaltenha um tempo de atuação muito pequeno.
Combinações Últimas Excepcionais: neste caso a diferença está na consideração da ação transitória excepcional sem coeficientes.
		Para os Estados Limites de Utilização são utilizadas as combinações de longa duração, combinações de média duração, combinações de curta duração, combinações de duração instantânea.
Combinação quase-permanente de serviço: podem atuar durante grande parte do período de vida da estrutura (pelo menos metade da vida da construção). Nas combinações quase-permanentes de serviço, todas as ações variáveis são consideradas com seus valores quase-permanentes. Normalmente são utilizadas para a verificação do estado limite de deformações excessivas.
Combinação frequente de serviço: são aquelas que se repetem muitas vezes durante o período de vida da estrutura (ou atuam por mais de 5% da vida da construção). São normalmente utilizadas para a verificação dos estados limites de compressão excessiva, abertura de fissuras e vibrações excessivas. Também são usadas para verificações de estados limites de deformações excessivas decorrentes de vento ou temperatura que podem comprometer as vedações.
Combinações raras de serviço: Podem atuar no máximo algumas vezes durante o período de vida da estrutura. São normalmente utilizadas para a verificação dos estados limites de formação de fissuras e de descompressão.
⇒ CLASSIFICAÇÃO DAS AÇÕES
		Para cada tipo de construção, as ações a considerar devem respeitar suas peculiaridades e a norma a ela aplicável. As ações a considerar classificam-se, de acordo com a NBR 8681, em permanentes, variáveis e excepcionais.
Ações permanentes: são as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a vida da construção. Também são consideradas como permanentes as ações que crescem no tempo, tendendo a um valor limite constantes.
→ Ações permanentes diretas: As ações permanentes diretas são constituídas pelo peso próprio da estrutura e pelos pesos dos elementos construtivos fixos e das instalações permanentes.
→ Deve-se levar em conta o peso próprio, peso dos elementos construtivos e instalações permanentes, empuxos permanentes.
→ Ações permanentes indiretas: As ações permanentes indiretas são constituídas pelas deformações impostas por retração e fluência do concreto, deslocamentos de apoio, imperfeições geométricas e protensão.
→ Deve-se levar em conta a retração do contração do concreto, fluência do concreto, deslocamento de apoio, imperfeições geométricas, imperfeições globais, imperfeições locais, momento mínimo, protensão.
Ações variáveis: 
→ Ações variáveis diretas: As ações variáveis diretas são constituídas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construção, dentre elas estão impacto lateral, força centrífuga, cargas móveis, cargas verticais.
→ Pela ação do vento, ação da água, ações variáveis durante a construção.
→ Ações variáveis indiretas
→Variações uniformes de temperatura, é a variação da temperatura da estrutura, causada globalmente pela variação da temperatura da atmosfera e pela insolação direta, é considerada uniforme.
→ Variações não uniformes de temperatura, é aplicada nos casos em que os elementos estruturais em que a temperatura possa ter distribuição significativamente diferente da uniforme, devem ser considerados os efeitos dessa distribuição.
→ Ações dinâmicas, Quando a estrutura, pelas suas condições de uso, está sujeita a choques ou vibrações, os respectivos efeitos devem
ser considerados na determinação das solicitações e a possibilidade de fadiga deve ser considerada no dimensionamento dos elementos estruturais.
Ações Excepcionais: no projeto de estruturas sujeitas a situações excepcionais de carregamento, cujos efeitos não possam ser controlados por outros meios, devem ser consideradas ações excepcionais com os valores definidos, em cada caso particular.
Portanto, deve-se analisar qual tipo de concreto será utilizado, para saber qual tipo de Limite ou Combinação que deve levar em conta, tudo sempre a favor da segurança.
Referências Bibliográficas:
NBR 6118 - Projeto de estruturas de concreto;
Concreto Armado I – Matéria elaborada para o curso de Engenharia Civil do IFPR