Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
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. 2 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. 3 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. 4 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 5 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 6 COEFICIENTES DAS RESISTÊNCIAS (γm) 7 COMBINAÇÕES Páginas 18 à 22 da NBR 8800/08 8 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. 9 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. 10 ISOPLETAS (V0) 11 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) 12 FATORES INTERVENIENTES S2 – Fator de rugosidade 13 ↑ 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! 14 COEFICIENTES DE PRESSÃO EXTERNO - Cpe 15 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 16 COEFICIENTES DE PRESSÃO EXTERNO - Cpe Simulação por meio de softwares 17 COEFICIENTES DE PRESSÃO INTERNO - Cpi Quando houver aberturas na fachada da edificação, haverá uma diferença entre a pressão externa e interna. 18 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 19 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 20 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 21
Compartilhar