Segurança Estrutural

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REVISÃO: SEGURANÇA ESTRUTURAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
Curso de Graduação em Engenharia Civil
ECC 1006 – Concreto Armado A
Gerson Moacyr Sisniegas Alva
Quando uma estrutura pode ser considerada 
SEGURA?
A SEGURANÇA NAS ESTRUTURAS
CONCEITO DE SEGURANÇA
⇒ Resistência
⇒ Estabilidade
⇒ Durabilidade
Envolve dois conceitos: 
⇒ Conceito Qualitativo:
(Método Intuitivo)
⇒ Conceito Quantitativo
SEGURANÇA: DIFÍCIL QUANTIFICAÇÃO
⇒ Motivo: Muitos fatores influenciam a segurança
• Variabilidade das ações e das resistências
• Importância da estrutura – Custo dos danos
• Imprecisões geométricas
• Imprecisões / Incertezas dos métodos de cálculo
INTRODUÇÃO DA SEGURANÇA :
⇒ Métodos Clássicos
⇒ Método dos Estados Limites
MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES
Conceito de Estado Limite: 
Situação (limite) a partir da qual a estrutura deixa de atender a uma das 
finalidades de sua construção
Estado Limite Último
(torna-se insegura)
Estado Limite de Serviço
(inadequada para o uso)
Estado Limite Último
⇒ Esgotamento da capacidade de sustentação
Pode ocorrer por:
• Ruptura de seções 
• Colapso da estrutura
• Perda de estabilidade 
• Deterioração por fadiga
Estado Limite de Serviço
⇒ Durabilidade, Aparência, Conforto do Usuário, Bom desempenho
Exemplos:
• Deformações e deslocamentos excessivos no uso normal
• Fissuração excessiva
• Vibrações excessivas
VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA:
Majorar as ações / esforços solicitantes
Reduzir as resistências dos materiais
Segurança: dd RS ≤
Sd: esforço solicitante de cálculo (ou de projeto)
Rd: esforço resistente de cálculo (ou de projeto)
fkd SS γ×=
Sk : Ação (Solicitação) característica (quantil 5% : mais desfavorável)
γγγγf : Coeficiente de ponderação das ações
m
k
d
RR
γ
=
Rk : Resistência característica (quantil 5% : mais desfavorável)
γγγγm : Coeficiente de ponderação das resistências
mf ; γγ
definidos pelas normas técnicas para introduzir níveis de 
segurança aceitáveis contra a ocorrência de cada estado limite
Cobrir as incertezas (inevitáveis) do cálculo estrutural
Para as RESISTÊNCIAS ( γγγγm ) : 
⇒ Essencialmente a variabilidade da resistência 
⇒ No Estado Limite Último :
Para o concreto : Para o aço de concreto armado:
4,1cm =γ=γ 15,1sm =γ=γ
Para as AÇÕES ( γγγγf ) :
3f2f1ff γ×γ×γ=γ
γγγγf1 : considera a variabilidade das ações
γγγγf2 : considera a simultaneidade das ações
γγγγf3 : considera: ⇒ os desvios geométricos nas construções (vãos, seções)
⇒ erros teóricos da análise estrutural (modelos)
⇒ imprecisões de cálculo
3f2f1ff γ×γ×γ=γ
3f1f γ×γ ⇒ Valores fornecidos na tabela 11.1 da NBR 6118
Combinações 
de ações
Ações
Permanentes
(γg)
Variáveis
(γq)
Protensão
(γp)
Recalques de apoio 
e retração
D 1) F G T D F D F
Normais 1,4 1,0 1,4 1,2 1,2 0,9 1,2 0
Especiais ou 
de construção
1,3 1,0 1,2 1,0 1,2 0,9 1,2 0
Excepcionais 1,2 1,0 1,0 0 1,2 0,9 0 0
Onde:
D é desfavorável, F é favorável e T é temporária
1) Para as cargas permanentes de pequena variabilidade, como o peso próprio das estruturas, 
especialmente as pré-moldadas, esse coeficiente pode ser reduzido para 1,3.
Consideração da variabilidade das ações e aproximações feitas em projeto – E.L.U. : 
Estado Limite Último 
(ELU)
⇒ Combinações Freqüentes
⇒ Combinações Quase-Permanentes
⇒ Combinações Raras
02f ψ=γ
12f ψ=γ
22f ψ=γ
0,12f =γ
⇒ Valores fornecidos na tabela 11.2 da NBR 61182fγ
Ações ψo ψ1 ψ2
Cargas acidentais de edifícios
Locais em que não há predominância de pesos 
de equipamentos que permanecem fixos por 
longos períodos de tempo, nem de elevadas 
concentrações de pessoas 1)
0,5 0,4 0,3
Locais em que há predominância de pesos de 
equipamentos que permanecem fixos por 
longos períodos de tempo, ou de elevadas 
concentrações de pessoas 2)
0,7 0,6 0,4
Biblioteca, arquivos, oficinas e garagens 0,8 0,7 0,6
Vento Pressão dinâmica do vento nas estruturas em 
geral
0,6 0,3 0
Temperatura Variações uniformes de temperatura em 
relação à média anual local
0,6 0,5 0,3
1) Edifícios residenciais.
2) Edifícios comerciais, de escritórios, estações e edifícios públicos.
Estado Limite de Serviço (ELS)
Fatores de redução de combinação para a consideração da simultaneidade das ações: E.L.U e E.L.S.
CLASSIFICAÇÃO DAS AÇÕES
Definição de ação:
⇒ Causas que provocam esforços e deformações nas estruturas
⇒ Não necessariamente são forças aplicadas
Ações permanentes (g )
⇒ Pequena variabilidade ao longo da vida útil
⇒ Efeitos tendem a se estabilizar ao longo da vida útil
Exemplos: 
• Desaprumo
• Peso próprio
• Fluência e Retração do concreto
• Recalques de apoio
• Protensão
Ações variáveis (q)
⇒ Grande variabilidade ao longo da vida útil
⇒ Podem atuar ou não (ou atuar parcialmente)
Exemplos: • Sobrecarga de uso (cargas acidentais)
• Cargas móveis (veículos)
• Variações de temperatura
• Vento
Ações excepcionais (exc)
⇒ Duração extremamente curta e probabilidade muito baixa de ocorrência 
(mas que devem ser consideradas no projeto de determinadas estruturas)
Exemplos: • Sismos (terremotos)
• Incêndio
• Explosões, choques de veículos, etc.
Segurança ao longo da vida útil da estrutura (e economia) ........
• As ações variáveis e excepcionais podem atuar simultaneamente 
com as ações permanentes?
• Qual é a probabilidade de que essas 
ações atuem simultaneamente?
Ex: Ação do Vento
Ex: Sobrecarga de utilização
Ex: Peso próprio das estruturas
A
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P
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V
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v
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s
tempo
tempo
tempo
• Qual situação será a mais crítica no 
dimensionamento?
COMBINAÇÕES DE AÇÕES
Testar todas as possibilidades que podem ser críticas no dimensionamento
⇒ Combinar as ações
Combinações Últimas 
⇒ Estado Limite Último
• Combinações últimas normais
• Combinações últimas especiais ou de construção
•Combinações últimas excepcionais
Combinações de Serviço
⇒ Estado Limite de Serviço
• Combinações Quase Permanentes de Serviço
• Combinações Freqüentes de Serviço
• Combinações Raras de Serviço
Combinação Última Normal






ψ+γ+γ= ∑∑
==
n
2j
k,Qjj0k,1Qq
m
1i
k,Gigid F.F.F.F
permanentes variáveis
demais ações variáveisação variável principal