Estruturas Metálicas - Aula 2 Ações, combinações e vento MArcelo UNIP

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ESTRUTURAS METÁLICAS
NBR 8800/08
AÇÕES, COMBINAÇÕES E VENTO
Engº Marcelo A. Fernandes
2017
 ESTADOS LIMITES
Situações nas quais as estruturas são impróprias para uso.
• Estado Limite Último (ELU)
Correspondem a máxima capacidade portante da estrutura
Ex: Ruptura do concreto, escoamento excessivo da armadura, aderência
ultrapassada, flambagem, fadiga, transformação do mecanismo estrutural
(hipostático).
• Estados limites de serviço (ELS)
Relacionados ao conforto do usuário e à durabilidade da estrutura.
Ex: Fissuras, flechas e vibrações excessivas.
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 AÇÕES
São responsáveis por provocar esforços e deformações nas estruturas. 
São classificadas em:
• Ações permanentes
Ocorrem com valores constantes durante toda a vida da construção.
a) Ações permanentes diretas – Ex: Peso próprio da estrutura, pesos 
dos elementos construtivos, das instalações e empuxos permanentes.
b) Ações permanentes indiretas – Ex: retração, fluência do concreto, 
deslocamento de apoio e imperfeições geométricas.
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 AÇÕES
• Ações variáveis
Tem variação significativa ao longo da vida da construção.
a) Ações variáveis diretas – cargas acidentais de uso, ação do vento e 
da água, ações durante a construção
b) Ações variáveis indiretas – variação de temperatura, ações 
dinâmicas (pontes rolantes, tráfego em pontes e viadutos, vibrações e etc.)
• Ações excepcionais
Têm duração muito curta e muito baixa probabilidade de ocorrência 
durante a vida da construção. Ex: Explosões, choques de veículos, incêndios 
e etc.
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 CRITÉRIOS DE SEGURANÇA DA ESTRUTURA 
MÉTODO SEMI-PROBABILÍSTICO
1 - Majorar as ações ou os esforços solicitantes. Dessa maneira, a 
probabilidade desses valores serem ultrapassados é pequena.
2 - Reduzir os valores característicos das resistências. Dessa maneira, a 
probabilidade da resistência real ser maior do que a resistência calculada é 
pequena.
3 - Equacionar a situação de ruína, fazendo com que a resistência da 
estrutura seja maior ou igual ao esforço solicitante de cálculo
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 CRITÉRIOS DE SEGURANÇA DA ESTRUTURA 
Sd ≤ Rd, sendo:
Sd = Sk x γf Rd = Rk / γm
Sk = ação característica
Sd = ação de cálculo
Rk = resistência característica
Rd = resistência de cálculo
γm = coeficiente de ponderação das resistências
γf = γf1 x γf2 x γf3 (coeficiente de ponderação das ações)
γf1 : considera a variabilidade das ações
γf2 : considera a simultaneidade das ações
γf3 : considera os desvios geométricos nas construções (vãos, seções);
erros teóricos da análise estrutural (modelos) e imprecisões de cálculo
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 COEFICIENTES DAS RESISTÊNCIAS (γm)
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 COMBINAÇÕES 
Páginas 18 à 22 da NBR 8800/08
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Combinações últimas
Combinações últimas 
normais
Combinações últimas 
especiais e de construção
Combinações últimas 
excepcionais
Combinações de serviço
Combinações quase 
permanente
Combinações frequente
Combinações raras de 
serviço
 AÇÕES DO VENTO – NBR 6123/88
VENTO → movimento do ar devido às diferenças de pressões na 
atmosfera.
Ao atingir uma edificação gera esforços e deformações muitas vezes 
relevantes que devem ser consideradas no cálculo estrutural.
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 VELOCIDADES
Parâmetros:
- Velocidade básica (V0): Velocidade de uma rajada de 3 s, com tempo
de recorrência de 50 anos, a 10m do terreno em campo aberto e plano.
Medido em estações meteorológicas → gráfico de isopletas.
- Velocidade característica (Vk): É a velocidade nas proximidades da
estrutura. É influenciada pelas características da edificação e da região do seu
entorno.
Fatores intervenientes (S1, S2 e S3) → Local, dimensões, tipo de terreno,
rugosidade do terreno (altura dos obstáculos) e tipo de ocupação.
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 ISOPLETAS (V0)
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 FATORES INTERVENIENTES
Velocidade característica → Vk = V0 x S1 x S2 x S3
S1 – Fator topográfico - Considera a topografia do terreno
Terrenos planos S1 = 1,0
Vales protegidos S1 = 0,9
Morros e talude S1 = variável
S2 – Fator de rugosidade – Considera a altura dos obstáculos dimensões
da edificação.
- Categorias de terreno (I a V)
- Dimensões da edificação (Classe A, B e C)
- Altura da edificação em relação ao solo (Z)
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 FATORES INTERVENIENTES
S2 – Fator de rugosidade
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↑ dimensões
↑ tempo de rajada
↓ Velocidade do vento
 FATORES INTERVENIENTES
S3 – Fator estatístico
- Conceitos probabilístico
- Tipo de ocupação 
 PRESSÃO DINÂMICA
q = 0,613 x Vk
2 (N/m2) → Carga perpendicular a superfície!
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 COEFICIENTES DE PRESSÃO EXTERNO - Cpe
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Variação ao longo da 
barra – situação real
Valores médios –
situação de cálculo 
(obtidos pela NBR 6123 
ou ensaio)
Cpe > 0 - sobrepressão (carga em direção à edificação)
Cpe < 0 – sucção (carga saindo da superfície)
Cpe > 0 - sobrepressão (carga em direção à edificação)
Cpe < 0 – sucção (carga saindo da superfície)
 COEFICIENTES DE PRESSÃO EXTERNO - Cpe
Ensaio de túnel de vento – estádio do Morumbi em escala 1:200
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 COEFICIENTES DE PRESSÃO EXTERNO - Cpe
Simulação por meio de softwares
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 COEFICIENTES DE PRESSÃO INTERNO - Cpi
Quando houver aberturas na fachada da edificação, haverá uma diferença
entre a pressão externa e interna.
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Cpi > 0 - sobrepressão interna (cargas apontando para o centro)
Cpi < 0 – sucção (cargas apontando para fora)
Cpi > 0 - sobrepressão interna (cargas apontando para o centro)
Cpi < 0 – sucção (cargas apontando para fora)
 COEFICIENTES DE PRESSÃO INTERNO - Cpi
Obtido em função das aberturas das faces da edificação
(permeabilidade).
 PRESSÃO RESULTANTE
É a carga resultante em cada face, da fachada e da cobertura, de uma
edificação.
*NOTA: Os coeficientes de pressão, normalmente são utilizados para calcular
os efeitos do vento nos galpões, por serem edificações predominantemente
horizontais e possuírem poucos ou nenhum compartimento interno
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ΔP = (Cpe – Cpi) qΔP = Pe – Pi
 COEFICIENTE DE ARRASTO
Força global sobre uma edificação (força de arrastado).
Fa = Ca x q x Ae
Ca → Coeficiente de arrasto
q → Carga dinâmica
Ae → Área da superfície na qual o vento atual
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Edifícios
Torres
Estruturas isoladas (totens, placas, postes e etc.)
Aplicação
 DETERMINAÇÃO DO Ca
O coeficiente de arrasto é determinado por meio de ábacos da NBR 6123.
Seu valor depende das dimensões da edificação e do regime de
escoamento do vento (turbulento e não turbulento).
- Regime turbulento → grandes cidades (Cat. IV e V)
- Regime não turbulento → campos abertos e planos
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