Banco de questões Estrutura de Aço

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Banco de questões – Estrutura de Aço
Explique as diferenças entre o significado da palavra corrosão e oxidação de uma viga de aço quando as reações químicas envolvidas no processo. E quais são os principais agentes agressores?
R: Corrosão é todo processo que provoca desgaste/transformação de aço através de reações químicas. A corrosão podes ser resultado de diversos processos químicos. O caso mais comum é a corrosão de metais por oxidação onde age somente o oxigênio. Na oxidação ocorre a formação de óxidos metálicos. Na corrosão, além do caso particular do oxigênio pode ocorrer a deterioração do aço por sais, ácidos entre outros: muito comum em ambientes marinhos.
Cite 5 vantagens e 3 desvantagens em se utilizar aço como estrutura.
R: Resistência, Peso da estrutura, capacidade de edificações maiores e mais altas, Velocidade na construção. Preço, Esbeltez da edificação, Detalhamento do Projeto.
Uma barra de aço circular de 2,00 m de comprimento, com área de seção transversal igual a 10,00 cm², está submetida a uma força de tração axial de 300 KN. Considerando-se o módulo de elasticidade do aço igual a 210 GPa, a deformação especifica da barra após a aplicação da força é de:
( ) 2,86 mm
(x) 0,143%
( ) 2,86%
( ) 0,143 mm
( ) 3,0 mm
Determinar a maior carga nominal (Carga Permanente e Carga Variáveis) suportado por duas chapas de 20x400 mm admitindo-se aço ASTM A-572 (Grau 50), sabendo-se que a carga nominal é composta por 30% de ação permanente de grande variabilidade de 70% de outras ações variáveis, a ligação no perfil é composta por somente 2 parafusos alinhados na direção da força com diâmetro nominal de ¼ e o furo é o padrão.
Resposta:
	Ag = 400.20 = 8.000 mm² (0,5)
	df = dp + 3,5 = 1,25 x 25 x 4 + 3,5 = 35,25 mm (0,5)
	ESTADO LIMITE DE ESCOAMENTO DA SEÇÃO BRUTA
	In = 400 ? 2 x 35 x 25 = 329,50 mm (0,5)
	An = 329,50 x 20 = 6.590 mm² (0,5)
	Ct = 0,75 (0,5)
	Ae = Ct x Na = 0,75 x 6590 = 4.942,50 mm² (0,5)
Nd = Ct x Ae x fu = 0,75 x 4942,50 x 450 = 1.668.093,75 N = 1.668,09 kN(0,5)
Nk = 1.668,08 / 1,4 = 1.191,49 kN
CP = 0,30 x 1191,49 = 357,45 kN (1,0)
CV = 0,70 x 1191,49 = 843,04 kN (1,0)
Em uma viga de um mezanino de uma loja em um shopping, está sujeita a momentos fletor oriundos de carga acidental 30kNm, a viga é um perfil W 250x17,9 e tem como momento fletor 15 kNm referente ao seu peso próprio e os momentos fletores provenientes da laje pré-moldada de concreto, revestimento inferior e revestimento superior é 45 kNm. De acordo com os dados informados acima calcular o momento fletor solicitante de projeto Md.
Resposta:
Mg1 = 15 kN.m
Mg2 = 45 kN.m
Mq1 = 30 kN.m
Yg1 = 1.3 (1,0)
Yg2 = 1,4 (1,0)
Yq1 = 1,5 (1,0)
(Yg1 x Mg1) + (Yg2 x Mg2) + (Yq1 x Mq1) = 127,50 kN.m (1,0)
Os aços para concreto armado são ligas de ferro que contêm, para melhorar as suas propriedades, elementos como carbono, manganês, silício, cromo e também impurezas não metálicas como combinações de fósforo e enxofre. A EB-3 classifica as barras e fios de acordo com o processo de fabricação e com a configuração do diagrama tensão-deformação. De acordo com as características mecânicas, temos as seguintes categorias CA-25, CA-50 e CA-60. Os números 25, 50 e 60 atribuídos na nomenclatura dos aços correspondem à:
( ) Classe de dureza.
( ) Tensão de ruptura
( ) Tensão de escoamento
( ) Módulo de elasticidade
(x) Tensão normal de proporcionalidade
Uma viga de aço de 5m de comprimento pesando 2.500N encontra-se apoiada horizontalmente por dois suportes localizados nas suas extremidades. A 50cm do centro da viga suspenso um peso de 500N, através de uma corda. As forças de reação nos suportes serão, respectivamente:
(x) F1 = 1.450N e F2 = 1.550N
( ) F1 = 1.150N e F2 = 1.155N
( ) F1 = 1.250N e F2 = 1.050N
( ) F1 = 1.520N e F2 = 1.500N
( ) F1 = 1.450N e F2 = 1.250N
A armazenagem dos materiais no canteiro de obra é uma operação que requer atenção. Com relação à armazenagem do aço para as armaduras, é CORRETO afirmar que:
Devem ser estocados empilhados e dobrados, desde o recebimento na obra até seu posicionamento final na estrutura.
A estocagem deve ser feita de modo a impedir o contato com qualquer tipo de contaminante (solo, óleos, graxas, entre outros).
O aço, por ser um material resistente, não requer cuidados especiais em relação a sua armazenagem. 
Em relação às afirmações acima:
( ) Apenas a afirmação I está correta.
( ) Apenas a afirmação III está correta.
(x) Apenas a afirmação II está correta.
( ) Apenas a afirmação I e II está correta.
( ) Apenas a afirmação I e III está correta.
Na execução de estruturas metálicas, devem ser garantidas a estabilidade da estrutura como um todo e a de cada elemento componente. Com relação à estabilidade da estrutura, é CORRETO afirmar que:
( ) Uma análise de segunda ordem que inclua as iniciais da estrutura, sempre pode ser desprezada para estruturas metálicas.
(x) Permite-se considerar que as paredes estruturais internas e externas, bem como lajes de piso e de cobertura, façam parte do sistema de contraventamento vertical, desde que adequadamente dimensionadas e ligadas à estrutura.
( ) A deformação axial de todas as barras do sistema de contraventaemnto vertical não precisa ser incluída no estudo da estabilidade lateral.
( ) A estabilidade estrutural fica garantida com uso de perfis metálicos laminados.
Sobre o tipo de aço empregado na construção civil, qual o utilizado dentre os apresentados abaixo?
( ) Aços extradoces
( ) Aços doces
( ) Aços duros
( ) Aços extraduros
(x) Aços meio-doces
Em relação aos aços usados para armaduras no concreto armado, é CORRETO afirmar que:
( ) Os fios apresentam diâmetro máximo de 8mm, sendo obtidos por trefilação ou processo equivalente.
( ) A forma do diagrama tensão-deformação dos fios apresenta um patamar de escoamento bem definido.
(x) Os fios são da categoria CA-60.
( ) As barras lisas têm alta aderência ao concreto e são restritas à categoria CA-50.
( ) O prefixo CA indica aço para concreto armado, e o numero é o valor fyk expresso em kn/cm².
Para a viga com seção transversal em perfil V5600x140 com propriedades geométricas dadas na tabela de bitolas abaixo, considerndo contenção lateral continua, flexão em torno do eixo X-X, aço MR250. , determine:
A classificação da seção.
O momento resistente de projeto considerando flambagem local de alma e de flange.
Resposta:
Seção compacta.
Momento Resistente de projeto, MRd = 1022,3 kNm.
Flambagem local de flange:
 C = 0,95 Perfil Soldado
 			Índice de esbeltez do flange comprimido
 Limite para o índice de esbeltez do flange
		Limite para o índice de esbeltez do flange
 	Momento de plastificação
Devido a condição ser atendida a seção é compacta, considerando apenas o flange.
 
Flambagem local de Alma:
 Momento de plastificação
 
 
					Índice de Esbeltez
Devido a condição ser atendida a seção é compacta, considerando apenas a alma.
 	
Trata-se de seção compacta, com momento resistente de projeto igual a:
Explique a razão da preocupação que se deve ter com a contenção lateral no projeto de vigas de aço e como ela deve ser realizada.
R: Por causa o efeito de flambagem lateral. Como parte da viga está sempre comprimida ao longo de seu comprimento e a outra parte está tracionada, a ocorrência da flambagem na parcela comprimida leva a um efito de torção, pois a mesa tracionada tende a estabilizar a peça. Para evitar este efeito o projeto deve prever o travamento lateral da viga através do embutimento da mesa comprimida na laje, ou promover a ligação da viga na laje com o uso de conectores ou utilizar apoios transversais que diminuem o comprimento de flambagem. Nas regiões de momento negativo considera-se que o próprio apoio realiza o travamento lateral.
No dimensionamento à flexão de vigas alma cheia, as seções devem ser classificadasde acordo com as condições de ocorrência de flambagem local. Explique detalhadamente a razão para a necessidade da classificação, explicando as diferenças entre cada uma delas.
R: O momento associado ao início da plastificação não representa a capacidade resistente da viga, uma vez que é possível continuar a aumentar a carga após atingi-lo.
Entretanto saímos do comprimento linear e passamos ao comportamento plástico até que as fibras internas estejam completamente plastificadas (com tensão fy), quando o momento de plastificação total Mp é atingido.
No entanto as regiões comprimidas da viga (presentes em uma das mesas e em parte da alma) podem vir a sofrer flambagem local, dependendo de suas proporções (b/t).
As seção cujos componentes conseguem chegar ao momento de plastificação total sem sofrerem flambagem local, são classificadas como compactas.
As seções onde pelo menos um de seus componentes sofre flambagem localizada na fase elástica é classificado como esbelto. 
Já os que sofrem flambagem local na fase plástica são denominados eimicompactos. A necessidade da classificação reside no fato de que os comportamentos diferenciados implicam em tratamentos diferenciados para a determinação da capacidade resistente da seção.
No dimensionamento à compressão, a tensão resistente (ou tensão última) à compressão é determinada pela tensão de escoamento (fy) afetada por um fator (X) que atua na expressão defiida pela NBR8800. Além disso, a expressão também apresenta um outro fator (Q) que também afeta a resistência da peça. Explique conceitualmente a razão da presença dos referidos fatores na expressão.
R: São redutores de resistência. O X previne contra a ocorrência da flambagem global e é determinado em função da esbeltez e do tipo da aço utilizado no elemento comprimido. O Q previne contra a ocorrência de flambagem local de alma e / ou de mesa em função da relação b/t das peças que, isoldamente, podem sofrer flambagem localizada. Quando as partes são menos esbeltas e a peça não está sujeita aos efeitos da flambagem local, adota-se Q=1. Do contrário vai assumir valores menores do que 1, reduzindo a resistência da peça.
No processo de dimensionamento è flexão são utilizados como referência o momento elástico e o momento plástico. Para calculá-los temos que utilizar duas grandezas (W e Z) que são determinadas através da geometria da seção. Explique como se processa o cálculo de W e Z, mostrando que, de forma genérica, a linha neutra elástica pode não coincidir com a linha neutra plástica.
R: O módulo de resistência da seco W, pode ser calculado dividindo-se o momento de inércia da seção pela distância do centro de gravidade da seção até a borda considerada.
Portanto, podemos ter 2 módulos de resistência, superior e inferior Wsup=I/dist do CG até a borda superior Wint = I/dis do CG até a borda inferior o módulo de resistência plástico da seção Z, pode ser calculado pela integral de y = dA.
Portanto, a Linha Neutra Elástica concide com o centro de gravidade da seção. Já a linha Neutra Plástica, divide a seção em duas áreas iguais, uma vez que a tensão é constante (fy) em toda a seção.
Por que, segundo a NBR8800, a resistência atração de uma peça de aço deve ser determinada pela ruptura (fu) na seção com furos e pelo escoamento generalizado (fy) da peça ao longo de seu comprimento?
R: O escoamento generalizadogera deformações incompatíveis com o bom funcionamento da estrutura e, na região de ligação, por ter pequenas dimensões, as deformações são imperceptíveis, sendo limitada pela tensão de ruptura.
Elementos estruturais de aço em serviço, quando expostos a temperaturas superiores a 550 graus centígrados c0omeçam a perder a margem de segurança definida em projeto. Com isso, são iniciados processos de flambagem localizada que irão, em seqüência, comprometer a integridade da estrutura. Qual o principal recurso a ser utilizado para retardar a ação do gogo, de modo a permitir a evacuação da edificação e possibilitar o combate ao incêndio e preservar o patrimônio? Cite 3 alternativas que atendem ao referido recurso.
R: O principal recurso para retardar a ação do fogo é a utilização de produtos que tem a propriedade de retardar a velocidade de aquecimento do aço. Os produtos devem ser resistentes à abrasão causada pelos gases quentes e à ação direta da chama. O nível de proteção pode ser determinado pelo fato de forma do perfil exposto e pelo tipo de incêndio de projeto. A proteção pode ser promovida com o uso de matérias projetados (gesso ou argamassa), por placas rígidas fixadas por pinos e compostas por gesso acartonado resistente ao fogo, por silicato de cálcio e vermiculita, ou por lã de rocha, por pintura intumescente. A combinação destes recursos também são utilizadas.
Os cós com funções estruturais são empregados como vergalhões para reforço de concreto, barras, chapas e perfis estruturais e têm como características, EXCETO:
( ) Elevada tensão de escoamento.
(x) Baixa tenacidade.
( ) Boa soldabilidade para mínimo de alterações das características do material na junta soldada
( ) Boa trabalhabilidade em operações, tais como corte, furação e dobramento.
( ) Homogeneidade microestrutural.
Em uma seção submetida a flexão simples a posição da linha neutra elástica pode não coincidir com a posição da linha neutra plástica. Para isto basta que a seção não seja simétrica em relação ao eixo horizontal que passa pelo centróide da seção. Mostre como é possível o equilíbrio da seção nas duas condições.
R: A linha neutra elástica divide a seção em duas áreas diferente e a o diagrama de tensão fica triangular como tensão zero na linha neutra.
Os valores das tensões máximas ficam diferentes na proporção da profundidade da linha neutra, de forma que Fs x ys seja igual a Fi x Yi, garantindo o equilíbrio.
A linha neutra elástica divide a seção em duas áreas iguais e a tensão fica constante em toda a seção (fy). Com áreas iguais e tensão constante o equilíbrio é garantido.
Uma viga de aço de 5m de comprimento pesando 2.500N encontra-se apoiada horizontalmente por dois suportes localizados nas suas extremidades. A 50cm do centro da viga suspenso um peso de 500N, através de uma corda. As forças de reação nos suportes serão, respectivamente:
(x) F1 = 1.450N e F2 = 1.550N
( ) F1 = 1.150N e F2 = 1.155N
( ) F1 = 1.250N e F2 = 1.050N
( ) F1 = 1.520N e F2 = 1.500N
( ) F1 = 1.450N e F2 = 1.250N
A armazenagem dos materiais no canteiro de obra é uma operação que requer atenção. Com relação à armazenagem do aço para as armaduras, é CORRETO afirmar que:
Devem ser estocados empilhados e dobrados, desde o recebimento na obra até seu posicionamento final na estrutura.
A estocagem deve ser feita de modo a impedir o contato com qualquer tipo de contaminante (solo, óleos, graxas, entre outros).
O aço, por ser um material resistente, não requer cuidados especiais em relação a sua armazenagem. 
Em relação às afirmações acima:
( ) Apenas a afirmação I está correta.
( ) Apenas a afirmação III está correta.
(x) Apenas a afirmação II está correta.
( ) Apenas a afirmação I e II está correta.
( ) Apenas a afirmação I e III está correta.
Na execução de estrutura metálicas, devem ser garantidas a estabilidade da estrutura como um todo e a de cada elemento componente. Com relação à estabilidade da estrutura, é CORRETO afirmar que:
( ) Uma análise de segunda ordem que inclua as imperfeições iniciais da estrutura, sempre pode ser desprezada para estruturas metálicas.
(x) Permite-se considerar que as paredes estruturais internas e externas, bem como lajes de piso e de cobertura, façam parte do sistema de contraventamento vertical, desde que adequadamente dimensionadas e ligadas à estrutura.
( ) A deformação axial de todas as barras do sistema de contraventamento vertical não precisa ser incluída no estudo da estabilidade lateral.
( ) A estabilidade estrutural fica garantida com uso de perfis metálicos laminados.
( ) A estabilidade de cada elemento da estrutura metálica não tem relaçãocom a flambagem local.
Sobre o tipo de aço empregado na construção civil, qual o utilizado dentre os apresentados abaixo?
( ) Aços extradoces
( ) Aços doces
( ) Aços duros
( ) Aços extraduros
(x) Aços meio-doces
Aço é uma liga metálica composta principalmente de ferro e pequenas quantidades de carbono: Observe as afirmativas abaixo:
È altamente conveniente a associação do aço ao concreto, obtendo-se assim o concreto armado, porque o concreto não apresenta uma grande resistência à tração e é muito frágil a este esforço.
Para a obtenção do aço são necessárias basicamente duas matérias-primas: minério de ferro e coque.
O aço obtido no tratamento a quente apresenta uma melhor trabalhabilidade, aceitando inclusive solda comum.
A flexibilidade, ou ainda a elasticidade do aço, é a sua capacidade de se deformar plasticamente sem se romper.
As nervuras e os entalhes têm como função aumentar a aderência da barra ao concreto, proporcionando a atuação conjunta do aço e do concreto.
De acordo com as afirmativas acima, assinale a resposta correta:
( ) Apenas I está correta.
( ) Apenas I, II e III está correta.
( ) Apenas I, II, III e IV está correta.
( ) Apenas III, IV e V está correta.
(x) Apenas I, II, III, IV e V está correta.
Uma barra de aço circular de 2,00 m de comprimento, com área de seção transversal igual a 10,00 cm², está submetida a uma força de tração axial de 300 KN. Considerando-se o módulo de elasticidade do aço igual a 210 GPa, a deformação especifica da barra após a aplicação da força é de:
( ) 2,86 mm
(x) 0,143%
( ) 2,86%
( ) 0,143 mm
( ) 3,0 mm
A construção de treliças metálicas exige a execução de ligações, ou nós, entre as peças. NÃO se pode dizer que:
( ) nas treliças soldadas, as chapas podem ser ligadas entre si diretamente, sem chapa auxiliar.
( ) nas treliças de grande porte, utilizadas em pontes, os nós são feitos, em geral, com parafusos de alta resistência.
( ) no projeto das ligações das barras de treliça, os eixos das barras devem ser concorrentes e um ponto.
(x) momento resultante de ligações excêntricas não deve ser levado em conta do dimensionamento da ligação.
( ) momento resultante de ligações excêntricas deve ser levado em conta no dimensionamento da ligação.
Em relação aos aços usados para armaduras no concreto armado, é CORRETO afirmar que:
( ) Os fios apresentam diâmetro máximo de 8 mm, sendo obtidos por trefilação ou processo equivalente.
( ) A forma do diagrama tensão-deformação dos fios apresenta um patamar de escoamento bem definido.
(x) os fios são d categoria CA-60.
( ) As barras lisas têm alta aderência ao concreto e são restritas à categoria CA-50.
( ) O prefixo CA indica aço para concreto armado, e o número é o valor de fyk expresso em kn/cm².
Os aços para concreto armado são ligas de ferro que contêm, para melhorar as suas propriedades, elementos como carbono, manganês, silício, cromo e também impurezas não metálicas como combinações de fósforo e enxofre. A EB-3 classifica as barras e fios de acordo com o processo de fabricação e com a configuração do diagrama tensão-deformação. De acordo com as características mecânicas, temos as seguintes categorias CA-25, CA-50 e CA-60. Os números 25, 50 e 60 atribuídos na nomenclatura dos aços correspondem á:
( ) Classe de dureza.
( ) Tensão de ruptura.
( ) Tensão de escoamento.
( ) Módulo de elasticidade.
(x) Tensão normal de proporcionalidade.
Cite 5 vantagens e 3 desvantagens em se utilizar aço como estrutura.
R: Resistência, Peso da estrutura, capacidade de edificações maiores e mais altas, Velocidade na construção. Preço, Esbeltez da edificação, Detalhamento do Projeto.
Considerando os perfis laminados de aço, o que vem a ser tensão residual e qual a sua conseqüência pratica nos processos de dimensionamento?
R: A tensão residual surge no processo de fabricação em função dos resfriamentos desiguais nos componentes do perfil, uma vez que as partes mais expostas resfriam antes, impedindo as menos expostas de se contrair ao se resfriar.
Na prática, ocorre uma espécie de transição entre a fase elástiica e plástiia, um vez que a plastificação se inicia antes de fy nas regiões mais afetadas pela tensão residual, fazendo com eu a fase linear elástica se encerre em valores de tensão de ordem de 70% de fy.
A corrosão talvez seja a principal fragilidade associada ao uso do aço como material estrutural, podendo afetar de forma acentuada a vida útil dos sistemas de aço. Explique como ocorre a corrosão e qual a sua conseqüência na segurança da estrutura. Cite 5 recursos que podemos utilizar para que a nossa estrutura tenha uma vida útil prolongada sem sofrer os efeitos nocivos da corrosão.
R: O processo da corrosão ocorre a partir de uma reação química causada pelo contado do aço com alguns elementos presentes no ambiente.
A conseqüência para a estrutura é a perda de material que causa a diminuição da seção, reduzindo a sua segurança, podendo levar o sistema ao colapso. Os principais recursos para evitar a corrosão são:
- Uso de aço patinável (com adição de cobre);
- Pintura (primer + tinta); 
- Galvanização;
- Evitar contato de materiais diferentes sem uso de isolante elétrico;
- Detalhar o projeto de forma a evitar frestas, regiões que promovam o acúmulo de umidade e sujeira, favorecer a aeração e a drenagem através de furos.
A Norma NBR8800 impõe o critério dos Estados limites para dimensionamento de estrutura de aço, que são subdivididos em Estados limites últimos e Estados limites de utilização. Explique o que vem a ser um Estado limite, um Estado limite último e um Estado limite de utilização, citando em sua explicação 2 exemplos de cada caso.
R: Um estado limite é representado por uma situação em que a estrutura não atende mais a todos os requisitos de projeto.
- Um estado limite último está associado ao colapso da estrutura e pode ser associado a situações como perda de equilíbrio como corpo rígido, plastificação total de um elemento estrutural ou seção, ruptura de ligação ou seção, ocorrência de flambagem ou ruptura por fadiga.
- Um estado limite de utilização, associados a cargas em serviço, é caracterizado pelo incômodo ou sensação de insegurança causada aos usuários da estrutura, como a ocorrência de deformações ou vibrações excessivas. Embora possam não colocar necessariamente a estrutura em risco, seus usuários não se sentem seguros ou confortáveis, estabelecendo, então uma situação de Estado Limite.
Duas chapas de uma estrutura metálica, fabricada com aço ASTM A36 são emendadas por meio de telas com 2x5 parafusos de 22 mm de diâmetro e estão sujeitas aos seguintes esforços solicitantes característicos de tração:
G = 80kN (peso próprio da estrutura metálica);
Q = 100kN (sobrecarga acidental);
V = 90kN (vento – sobrepressão).
Obs.: Dimensões em mm.
Considerando a estrutura em local em que há elevada concentração de pessoas e combinação normal de ações, para a chapa de seção 160 mm x 20 mm:
Calcule as ações combinadas e determine o esforço de tração solicitante de projetos, 
Calcule, considerando todos os estados-limite último aplicáveis a peças tracionadas, o esforço resistente a tração de projeto. 
Resposta:
NtSd = 331 kN
Escoamento da Seção Bruta: NtRd = 727,3 kN
Ruptura da Seção com furos: NtRd = 645,9 kN
Resp. “a”: Combinações de carregamento
	 Peso próprio da estrutura metálica
	 Combinação normal, tabela 1.5 
Sobrecarga variável
	 Combinação normal, tabela 1.5
 Carga acidental, com levadas concentrações de pessoas, tabela 1.6
 Vento sobre pressão
 Combinação normal, ação de vento, tabela 1.5
 Carga de vento, tabela 1.6
Combinação 1: carga Q como principal, V1 como secundária, permanente desfavorável a segurança.
		
Combinação 2: carga V1 como principal, Q como secundária, permanente desfavorável a segurança.
		
Esforço de tração solicitante de projeto:
 
Resp. “b”: Estado limite de escoamento e flambagem:
	
Estadolimite de ruptura:
 
Propriedade do material (A36):
	
			
Propriedades da seção transversal:
	 Área bruta
	 Espaçamento longitudinal entre furos
 Espaçamento transversal entre duas fileiras de furo
 Diâmetro dos parafusos
		 Diâmetro dos furos
Cálculo das Áreas Líquidas
		 Número de furo.
		 Número de diagonais.
 Áreas líquida da seção 1.
		 Número de furo.
		 Número de diagonais.
 Área líquida da seção 2.
A menor seção corresponde a seção reta, seção 1.
 
Escoamento da seção bruta:
	
Ruptura de seção com furo:
	
Explique as diferenças entre o significado da palavra corrosão e oxidação de uma viga de aço quando as reações químicas envolvidas no processo. E quais são os principais agentes agressores?
R: Corrosão é todo processo que provoca desgaste/transformação do aço através de reações químicas. A corrosão pode ser resultado de diversos processos químicos. O caso mais comum é a corrosão de matais por oxidação onde age somente o oxigênio. Na oxidação ocorre a formação de óxidos metálicos.Na corrosão, além do caso particular do oxigênio pode ocorrer a deterioração do aço por sais, ácidos entre outros; muito comum em ambientes marinhos.
No processo de dimensionamento à flexão são utilizados como referência o momento elástico e o momento plástico. Explique o que representam estes dois valores de referência e como são calculados.
R: O momento Elástico de uma seção é um valor que representa o momento que provoca uma tensão normal máxima igual à tensão de escoamento do material My = Wfy, onde W é o módulo de resistência da seção.
O momento Plásico de uma seção é um valor que representa o momento que provoca a plastificação total da seção Mp = Zfy, onde Z é o módulo de resistência plástio da seção.
No processo de dimensionamento à flexão são utilizados como referência o momento elástico e o momento plástico. Para calculá-los temos que utilizar duas grandezas (W e Z) que são determinadas através da geometria da seção. Explique como se processa o cálculo de W e Z, mostrando que, de forma genérica, a linha neutra elástica não coincidir com a linha neutra plástica.
R: O módulo de resistência da seção W, pode ser calculado dividindo-se o momento de inércia da seção pela distância do centro de gravidade da seção até a borda considerada.
Portanto, podemos ter 2 módulos de resistência, superior e inferior Waup = I/dist do CG até a borda superior Winf = I/dist até a borda inferior o módulo de resistência plástico de seção Z, pode ser calculado pela btegral de y.dA.
Portanto, a Linha Neutra Elástica coincide com o centro de gravidade da seção. Já a linha Neutra Plástica, divide a seção em duas áreas iguais, uma vez que a tensão é constante (fy) em toda a seção.
Elementos estruturais de aço em serviço, quando expostos a temperaturas superiores a 550 graus centígrados c0omeçam a perder a margem de segurança definida em projeto. Com isso, são iniciados processos de flambagem localizada que irão, em seqüência, comprometer a integridade da estrutura. Qual o principal recurso a ser utilizado para retardar a ação do gogo, de modo a permitir a evacuação da edificação e possibilitar o combate ao incêndio e preservar o patrimônio? Cite 3 alternativas que atendem ao referido recurso.
R: O principal recurso para retardar a ação do fogo é a utilização de produtos que tem a propriedade de retardar a velocidade de aquecimento do aço. Os produtos devem ser resistentes à abrasão causada pelos gases quentes e à ação direta da chama. O nível de proteção pode ser determinado pelo fato de forma do perfil exposto e pelo tipo de incêndio de projeto. A proteção pode ser promovida com o uso de matérias projetados (gesso ou argamassa), por placas rígidas fixadas por pinos e compostas por gesso acartonado resistente ao fogo, por silicato de cálcio e vermiculita, ou por lã de rocha, por pintura intumescente. A combinação destes recursos também são utilizadas.
Por que, segundo a NBR8800, a resistência atração de uma peça de aço deve ser determinada pela ruptura (fu) na seção com furos e pelo escoamento generalizado (fy) da peça ao longo de seu comprimento?
R: O escoamento generalizadogera deformações incompatíveis com o bom funcionamento da estrutura e, na região de ligação, por ter pequenas dimensões, as deformações são imperceptíveis, sendo limitada pela tensão de ruptura.
Por que a NBR8800 limita o índice de esbeltez da peças tracionadas (sem pré-tensão) a 300?
R: Para evitar efeitos vibratórios indesejáveis que podem ser provocados por impactos, ventos, etc.
O que vem a ser cisalhamento de bloco?
R: Nas pecas tracionadas e ligadas por parafusos, o colapso ao longo da linha dos conectores pode ser determinante no dimensionamento dependendo da geometria da ligação e da espessura da peça. Este tipo de colapso é denominado cisalhamento de bloco.
Numa ligação entre duas peças onde os conectores são solicitados de forma centralizada por corte, usualmente se considera que a força total é dividida igualmente por todos os conectores, mesmo sabendo-se que, inicialmente os mais externos absorvam a maior parte dos esforços. Por que?
R: Na fase elástica os parafusos absorvem a maior parte dos esforços. Com o aumento da carga os parafusos externos vão se plastificando e transferido os esforços para os vizinhos. Este processo se propaga até que, para a carga última, os esforços se dividem igualmente entre elemento da ligação.
Como se estabelece o diâmetro do furo para ligação parafusada em projeto?
R: É composto por 3 parcelas: o diâmetro do parafuso, a folga para permitir a entrada do parafuso (1,5 mm) e uma margem de segurança em função de uma possível danificação da borda ocasionada pelo processo de furação adotado na fabricação (2 mm). Com isso, adota-se como diâmetro do furo um valor equivalente ao diâmetro do parafuso acrescido de 3,5 mm.
Nas peças tracionadas a área liquida efetiva é calculada através do produto de um fator pela área líquida . Qual é o significado do fator ?
R: Quando a ligação não se realiza por todos os segmentos do perfil considerado, como em uma cantoneira fixada por uma de suas abas, por exemplo, a tensão de tração se concentra na região ligação, reduzindo efetivamente na área do perfil utilizada na ligação. O fator Ct estabelece o valor para a referida redução.
Por que o escoamento da seção líquida de uma peça tracionada com furos não é considerado um estado limite?
R: Porque a deformação, apesar de grande em valor absoluto, não é perceptível, em função de ocorrer numa região de pequenas dimensões.
Uma chapa de ligação recebe uma carga inclinada de 120 kN, resistida por 8 conectores. Os conectores são parafusos A325 em ligação por corte, diâmetro d = 19,1 mm ( ), com espaçamentos padronizados, mostrados na figura. Com base nestas informações determine:
O esforço resistente de projeto de 1 parafuso.
O esforço atuante no parafuso mais solicitado.
Resposta:
Resistência de projeto de 1 parafuso, Rd = 70 kN.
Esforço cortante no parafuso mais solicitados, Sd = 60,8 kN.
Carregamento
	 Carga total de projeto
			Carga na direção x (horizontal)
 		Carga na direção y (vertical)
Estado limite de escoamento e flambagem:
	
Estado limite de ruptura:
	
Propriedades de chapa e conector (adotando A36 para a chapa e A325 para o conector):
	E = 200 GP
	 
 Propriedades geométricas:
	 Diâmetro dos parafusos
	 Área do parafuso
 Resp. “a”: Força Resistente do parafuso
	 Resistência nominal em cortesimples
	 Resistência deprojeto
 Resp. “b”: Verificação para 8 parafusos (nv = 4)
	 Número de fileiras verticais e parafusos
 Distância em x do centro da ligação
 Distância em y do centro da ligação a primeira
					 fileira de furos
 Distância em y do centro da ligação a segunda
					 fileira de furos
 	Somatório de r²
 			 Excentricidade
	 Momento de projeto
	 Cortante na direção x devido ao Md
	 Cortante na direção y devido ao Md
	 Cortante total no parafuso mais
 solicitado
No dimensionamento à flexão de vigas com alma cheia, as seções devem ser classificadas de acordo com as condições de ocorrência de flambagem local. Explique detalhadamente a razão para a necessidade da classificação, explique as diferenças entre cada uma delas.
R: O momento associado ao inicio da pastificação não representa a capacidade resistente da viga, uma vez que é possível continuara aumentar a carga após atingi-lo. 
A Norma NBR8800 impõe o critério dos Estados limites para dimensionamento de estrutura de aço, que são subdivididos em Estados limites últimos e Estados limites de utilização. Explique o que vem a ser um Estado limite, um Estado limite último e um Estado limite de utilização, citando em sua explicação 2 exemplos de cada caso.
R: Um estado limite é representado por uma situação em que a estrutura não atende mais a todos os requisitos de projeto.
- Um estado limite último está associado ao colapso da estrutura e pode ser associado a situações como perda de equilíbrio como corpo rígido, plastificação total de um elemento estrutural ou seção, ruptura de ligação ou seção, ocorrência de flambagem ou ruptura por fadiga.
- Um estado limite de utilização, associados a cargas em serviço, é caracterizado pelo incômodo ou sensação de insegurança causada aos usuários da estrutura, como a ocorrência de deformações ou vibrações excessivas. Embora possam não colocar necessariamente a estrutura em risco, seus usuários não se sentem seguros ou confortáveis, estabelecendo, então uma situação de Estado Limite.
No dimensionamento à flexão de vigas com alma cheia, as seções devem ser classificadas de acordo com as condições de ocorrência de flambagem local. Explique detalhadamente a razão para a necessidade da classificação, explique as diferenças entre cada uma delas.
R: O momento associado ao inicio da pastificação não representa a capacidade resistente da viga, uma vez que é possível continuara aumentar a carga após atingi-lo. 
Uma chapa de ligação recebe uma carga de 40 kN, conforme a figura. Supondo que todos os parafusos serão iguais, calcule a força máxima que deve ser considerada no dimensionamento dos parafusos.
Resposta:
	
 
 
Seja uma viga bi-apoiada com carga permanente de 10 kN/m distribuída m todo o vão de 16 m que é vencido com contenção lateral e uma carga acidental concentrada P de 80 kN no meio do vão:
Expressão para calcular a flecha para carga concentrada no meio do vão: PL3/48E1;
A viga foi fabricada com uma contra-flecha de modo que fique plana com a carrga permanente;
Coeficiente de ponderação das cargas = 1,4; aço MR-250;
Perfil VS 900x124 (solidado, tipo 1).
 	(altura total)
 	(espessura da alma)
	(largura da mesa)
 	(espessura da mesa)
; 
; 
 
Verifique se o perfil possui resistência à flexão suficiente para o carregamento.
Verifique a flecha, considerando que ela deve ser limitar a 1/500 do vão para a carga variável.
Determine qual é o valor máximo para a carga P que podemos admitir como carga variável na viga.
Resposta:
	b/t(mesa = ok)
	b/t(alma = FL)
	be (com tensão = fy) = 287,7 mm
	Ae = (2x20).0,95+(28,77x0,63) = 56,1 cm²
	Qa = Ae/Ag = 56,1/62 = 0,905
	Índice de esbeltez reduzido: = (L/l)x0,0107
	L = 320: 320 x 0,0107 / 4,52 = 0,757
	L = 700: 700 x 0,0107 / 4,52 = 1,657
	x (320) = 0,787
	x (700) = 0,319
	Ndres(320) = 0,905 x 62 x 0,787 x 25/1,1 = 1003,6 kN
Ndres(700) = 0,905 x 62 x 0,318 x 25/1,1 = 406,8 kN
No dimensionamento à compressão, a tensão resistente (ou tensão última) á compressão é determinada pela tensão de escoamento (fy) afetada por um (X) que atua na expressão definida pela NBR8800. Além disso, a expressão também apresenta um outro fator (Q) que também afeta a resistência da peça. Explique conceitualmente a razão da presença dos referidos fatores na expressão.
R: São redutores de resistência. O X previne contra a ocorrência da flambagem global e é determinado em função da esbeltez e do tipo de aço utilizado no elemento comprimido. O Q previne contra a ocorrência de flambagem local de alma e / ou de mesa em função da relação b/t das peças que, isoladamente, podem sofrer flambagem localizada. Quando as partes são menos esbeltas e a peça não está sujeita aos efeitos da flambagem local, adota-se Q=1. Do contrário vai assumir valores menores do que 1, reduzindo a resistência da peça.
Uma chapa de ligação recebe uma carga de 32 kN, conforme a figura. Supondo que todos os parafusos serão iguais, calcule a força máxima que deve ser considerada no dimensionamento dos parafusos.
Resposta:
	
 
 
Seja uma viga bi-apoiada com carga permanente de 10 kN/m distribuída m todo o vão de 16 m que é vencido com contenção lateral e uma carga acidental concentrada P de 80 kN no meio do vão:
Expressão para calcular a flecha para carga concentrada no meio do vão: PL3/48E1;
A viga foi fabricada com uma contra-flecha de modo que fique plana com a carga permanente;
Coeficiente de ponderação das cargas = 1,4; aço MR-250;
Perfil VS 900x124 (solidado, tipo 1).
 	(altura total)
 	(espessura da alma)
	(largura da mesa)
 	(espessura da mesa)
; 
; 
 
Verifique se o perfil possui resistência à flexão suficiente para o carregamento.
Verifique a flecha, considerando que ela deve ser limitar a 1/500 do vão para a carga variável.
Determine qual é o valor máximo para a carga P que podemos admitir como carga variável na viga.
Resposta:
	b/t(mesa = ok)
	b/t(alma = FL)
	be (com tensão = fy) = 287,7 mm
	Ae = (2x20).0,95+(28,77x0,63) = 56,1 cm²
	Qa = Ae/Ag = 56,1/62 = 0,905
	Índice de esbeltez reduzido: = (L/l)x0,0107
	L = 320: 320 x 0,0107 / 4,52 = 0,757
	L = 700: 700 x 0,0107 / 4,52 = 1,657
	x (320) = 0,787
	x (700) = 0,319
	Ndres(320) = 0,905 x 62 x 0,787 x 25/1,1 = 1003,6 kN
Ndres(700) = 0,905 x 62 x 0,318 x 25/1,1 = 406,8 kN
a) Escolha um perfil da tabela adequado para um elemento comprimido bi-rotulado, com L=2,40m e compressão de cálculo de 1200 kN (já majorada).
b) Calcule a resistência à compressão do perfil I 152x22, para os comprimentos de 150 e de 250 cm.
Resposta:
A Norma NBR8800 impõe o critério dos Estados limites para dimensionamento de estrutura de aço, que são subdivididos em Estados limites últimos e Estados limites de utilização. Explique o que vem a ser um Estado limite, um Estado limite último e um Estado limite de utilização, citando em sua explicação 2 exemplos de cada caso.
R: Um estado limite é representado por uma situação em que a estrutura não atende mais a todos os requisitos de projeto.
- Um estado limite último está associado ao colapso da estrutura e pode ser associado a situações como perda de equilíbrio como corpo rígido, plastificação total de um elemento estrutural ou seção, ruptura de ligação ou seção, ocorrência de flambagem ou ruptura por fadiga.
- Um estado limite de utilização, associados a cargas em serviço, é caracterizado pelo incômodo ou sensação de insegurança causada aos usuários da estrutura, como a ocorrência de deformações ou vibrações excessivas. Embora possam não colocar necessariamente aestrutura em risco, seus usuários não se sentem seguros ou confortáveis, estabelecendo, então uma situação de Estado Limite.
No dimensionamento à flexão de vigas com alma cheia, as seções devem ser classificadas de acordo com as condições de ocorrência de flambagem local. Explique detalhadamente a razão para a necessidade da classificação, explique as diferenças entre cada uma delas.
R: O momento associado ao inicio da pastificação não representa a capacidade resistente da viga, uma vez que é possível continuara aumentar a carga após atingi-lo. 
Uma chapa de ligação recebe uma carga de 40 kN, conforme a figura. Supondo que todos os parafusos serão iguais, calcule a força máxima que deve ser considerada no dimensionamento dos parafusos.
Resposta:
	
 
 
Seja uma viga bi-apoiada com carga permanente de 10 kN/m distribuída m todo o vão de 16 m que é vencido com contenção lateral e uma carga acidental concentrada P de 80 kN no meio do vão:
Expressão para calcular a flecha para carga concentrada no meio do vão: PL3/48E1;
A viga foi fabricada com uma contra-flecha de modo que fique plana com a carga permanente;
Coeficiente de ponderação das cargas = 1,4; aço MR-250;
Perfil VS 900x124 (solidado, tipo 1).
 	(altura total)
 	(espessura da alma)
	(largura da mesa)
 	(espessura da mesa)
; 
; 
 
Verifique se o perfil possui resistência à flexão suficiente para o carregamento.
Verifique a flecha, considerando que ela deve ser limitar a 1/500 do vão para a carga variável.
Determine qual é o valor máximo para a carga P que podemos admitir como carga variável na viga.
Resposta:
	b/t(mesa = ok)
	b/t(alma = FL)
	be (com tensão = fy) = 287,7 mm
	Ae = (2x20).0,95+(28,77x0,63) = 56,1 cm²
	Qa = Ae/Ag = 56,1/62 = 0,905
	Índice de esbeltez reduzido: = (L/l)x0,0107
	L = 320: 320 x 0,0107 / 4,52 = 0,757
	L = 700: 700 x 0,0107 / 4,52 = 1,657
	x (320) = 0,787
	x (700) = 0,319
	Ndres(320) = 0,905 x 62 x 0,787 x 25/1,1 = 1003,6 kN
Ndres(700) = 0,905 x 62 x 0,318 x 25/1,1 = 406,8 kN
Determine a carga máxima que pode ser aplicada a coluna de aço de 3,2 m e 7,0 m de comprimento, bi-rotuladas, de aço MR-250 com o perfil VS 400x49.
Resposta:
“Questão de Prova – Período passado”
Por que a NBR8800 limita o índice de esbeltez da peças tracionadas (sem pré-tensão) a 300?
R: Para evitar efeitos vibratórios indesejáveis que podem ser provocados por impactos, ventos, etc.
No dimensionamento à compressão, a tensão resistente (ou tensão última) á compressão é determinada pela tensão de escoamento (fy) afetada por um (X) que atua na expressão definida pela NBR8800. Além disso, a expressão também apresenta um outro fator (Q) que também afeta a resistência da peça. Explique conceitualmente a razão da presença dos referidos fatores na expressão.
R: São redutores de resistência. O X previne contra a ocorrência da flambagem global e é determinado em função da esbeltez e do tipo de aço utilizado no elemento comprimido. O Q previne contra a ocorrência de flambagem local de alma e / ou de mesa em função da relação b/t das peças que, isoladamente, podem sofrer flambagem localizada. Quando as partes são menos esbeltas e a peça não está sujeita aos efeitos da flambagem local, adota-se Q=1. Do contrário vai assumir valores menores do que 1, reduzindo a resistência da peça.
Uma chapa de ligação recebe uma carga de 40 kN, conforme a figura. Supondo que todos os parafusos serão iguais, calcule a força máxima que deve ser considerada no dimensionamento dos parafusos.
Resposta:
	
 
 
Seja uma viga bi-apoiada com carga permanente de 5 kN/m distribuída m todo o vão de 16 m que é vencido com contenção lateral e uma carga acidental concentrada P de 120 kN no meio do vão:
Expressão para calcular a flecha para carga concentrada no meio do vão: PL3/48E1;
A viga foi fabricada com uma contra-flecha de modo que fique plana com a carga permanente;
Coeficiente de ponderação das cargas = 1,4; aço MR-250;
Perfil VS 900x124 (solidado, tipo 1).
 	(altura total)
 	(espessura da alma)
	(largura da mesa)
 	(espessura da mesa)
; 
; 
 
Verifique se o perfil possui resistência à flexão suficiente para o carregamento.
Verifique a flecha, considerando que ela deve ser limitar a 1/500 do vão para a carga variável.
Determine qual é o valor máximo para a carga P que podemos admitir como carga variável na viga.
Resposta:
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
a) Escolha um perfil da tabela adequado para um elemento comprimido bi-rotulado, com L=2,40m e compressão de cálculo de 1200 kN (já majorada).
b) Calcule a resistência à compressão do perfil I 152x22, para os comprimentos de 150 e de 250 cm.
Resposta:
Duas chapas de uma estrutura metálica, fabricada com aço ASTM A36 são emendadas por meio de telas com 2x5 parafusos de 22 mm de diâmetro e estão sujeitas aos seguintes esforços solicitantes característicos de tração:
G = 80kN (peso próprio da estrutura metálica);
Q = 100kN (sobrecarga acidental);
V = 90kN (vento – sobrepressão).
Obs.: Dimensões em mm.
Considerando a estrutura em local em que há elevada concentração de pessoas e combinação normal de ações, para a chapa de seção 160 mm x 20 mm:
Calcule as ações combinadas e determine o esforço de tração solicitante de projetos, 
Calcule, considerando todos os estados-limite último aplicáveis a peças tracionadas, o esforço resistente a tração de projeto. 
Resposta:
NtSd = 331 kN
Escoamento da Seção Bruta: NtRd = 727,3 kN
Ruptura da Seção com furos: NtRd = 645,9 kN
Resp. “a”: Combinações de carregamento
	 Peso próprio da estrutura metálica
	 Combinação normal, tabela 1.5 
Sobrecarga variável
	 Combinação normal, tabela 1.5
 Carga acidental, com levadas concentrações de pessoas, tabela 1.6
 Vento sobre pressão
 Combinação normal, ação de vento, tabela 1.5
 Carga de vento, tabela 1.6
Combinação 1: carga Q como principal, V1 como secundária, permanente desfavorável a segurança.
		
Combinação 2: carga V1 como principal, Q como secundária, permanente desfavorável a segurança.
		
Esforço de tração solicitante de projeto:
 
Resp. “b”: Estado limite de escoamento e flambagem:
	
Estado limite de ruptura:
 
Propriedade do material (A36):
	
			
Propriedades da seção transversal:
	 Área bruta
	 Espaçamento longitudinal entre furos
 Espaçamento transversal entre duas fileiras de furo
 Diâmetro dos parafusos
		 Diâmetro dos furos
Cálculo das Áreas Líquidas
		 Número de furo.
		 Número de diagonais.
 Áreas líquida da seção 1.
		 Número de furo.
		 Número de diagonais.
 Área líquida da seção 2.
A menor seção corresponde a seção reta, seção 1.
 
Escoamento da seção bruta:
	
Ruptura de seção com furo:
	
m