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Estruturas de aço : dimensionamento prático Exercicios Propostos 1.12.1 - O carbono aumenta a resistência do aço. Por que durante o processo de fabricação do aço remove-se uma certa quantidade de carbono do ferro fundido? R: O carbono aumenta a resistência do aço, porém o torna mais duro e frágil. O teor de carbono do aço pode ariar desde 0% até 1,7% e o ferro fundido contém 1,8% a 45% de carbono, havendo deste modo necessidade de retirar o excesso do mesmo para o aço não tornar-se tão frágil. 1.12.2 - Quais os objetivos de adicionar elementos de liga (cobre, manganês, molibdênio etc.) aos aços-carbono para compor os aços de baixa liga? R: Melhorar algumas das propriedades mecânica, podendo obter resistência elevada com teor de carbono de ordem de 0,20%, o que permite a soldagem dos aços sem preocupações especiais. 1.12.3 - Explique o que é ductilidade e qual a importância desta característica do aço em sua utilização em estruturas. R: Denomina-se ductibilidade a capacidade de o material se deformar sob a ação das cargas e tem importância porque conduz a mecanismos de ruptura acompanhados de grandes deformações que fornecem avisos da atuação de cargas elevadas. 1.12.4 - Uma haste de aço sujeita a cargas cíclicas tem sua resistência determinada por fadiga. Comente as providências propostas no sentido de aumentar a resistência da peça: - aumentar as dimensões transversais da haste; - mudar o tipo de aço para outro mais resistente; - mudar o detalhe de solda para atenuar o efeito de concentração de tensões. 1.12.5 - Quais os procedimentos de proteção da estrutura de aço contra corrosão? É usualmente feita por pintura ou por galvanização. A pintura, em geral, as peças metálicas recebem uma ou duas demãos de tinta de fundo (primer) após a limpeza e antes de se iniciar a fabricação em oficina, e posteriormente são aplicadas uma ou duas demãos de tinta de acabamento. A galvanização consiste na adição, por imersão, de uma camada de zinco às superfícies de aço, após a adequada limpeza das mesmas. 1.12.6 - Qual o objetivo do contraventamento no plano da cobertura em viga treliçada de um galpão industrial (Fig. 1 .33)? Os sistemas de contraventamento são feitos por barras associadas geralmente em forma de ‘X’ compondo sistemas treliçados. Esses sistemas são destinados principalmente a fornecer estabilidade espacial ao conjunto, além de distribuir as cargas de vento. Por exemplo, o contraventamento no plano da cobertura é essencial para a estabilidade lateral do banzo superior da treliça, comprimindo por ação das cargas gravitacionais. A flambagem desses elementos comprimidos pode se dar no plano ho rizontal (ou plano de co bertura) e o contaventamento nesse plano serve pa ra reduzir os seus comprimentos de f lambagem e, portan to, para aumentar suas resistê ncias a compressã o. As terças atuam neste sistema transferindo as f orças de contenção lateral para o treliçado do contraventam ento. No caso em que há predominância da sucção de vento na cobertura sobre as cargas gravitacionais, oco rre inversão de esforços internos no s elementos da treliça e o banzo inferior passa a sofrer compressão. 1.12.7 - Qual a origem das tensões residuais em perfis laminados e em perfis soldados? Os perfis quer laminados simples, quer compostos por solda, apresentam te nsões resi duais int ernas decorrentes de resfriamentos d esiguais em suas diversas partes. Nos perfis laminados após a laminação a s partes mais expostas dos perfis (bordas dos flanges e região central da alma) se resfriam mais rápido que a s áreas menos expostas (junta s alma-flange), sendo por elas impedidas de se contrair. Na fase fin al do resfriamento as área s de mais expostas já resfriadas impedem a contração das juntas alma -flange. Tensões residuais longitudinais se instalam em decorrência do impedimento a deformação de origem térmica. Nos p erfis soldados, a s regiões de alta temperatura se desenvolvem localmente junto aos cordões de solda. As tensões residuais conduzem a um diagrama tensão deformação do aço em perfil, no qual a transição do regime elástico para o pat amar de escoamento é mais gradual. Esse d iagrama é obtido por ensaio do perfil de uma pequena amostra sem tensão residual. 1.12.8 - Em que se baseia o Método das Tensões Admissíveis e quais são as suas limitações? Utiliza-se d e um único coef iciente de segurança para expressar todas as incertezas ind ependentemente de sua origem. Por exemplo, e m geral a incerteza quan to a um valor especificado de carga d e peso próprio é menor do que a incerteza associada a uma carga proveniente do uso da estrutura. Em su a origem o método previa a analise estrutural em regime elástico co m o limite de resistência associado ao inicio de p lastificação d a seção mais solicitada. Não se consideravam reservas de resistência existentes após o inicio da plastificação, ne m a redistribuição de momen tos f letores causada pela plastificação de uma ou mais seções de estrutura hiperestática. Esta ultima limitação foi apontada na década de 1930 quando foi desenvolvida a teoria plástica de dimensionamento. O método das tensões admissíveis é conh ecido na literatura norte americano pelas siglas ASD (Allowable Stress Design) ou W SD (W orking Stress Design). 1.12.9 - Defina os termos Sd, Rd, y1 e y, da Eq. ( 1 .9). Sendo d’ um índice qualquer Sd’ Solicitação de projeto; Rd’ resistência de projeto; ᵞf coeficiente de majoração de cargas ou (ações); ᵞm coeficiente de redução da resistência interna; ______________________________________________________________________________________________ 2.4. 1- Que estados limites podem ser atingidos por uma peça tracionada? Ruptura, escoamento, índice de esbeltes, cisalhamento de bloco. 2.4.2- Por que o escoamento da seção líquida de uma peça tracionada com furos não é considerado um estado limite? Porque o escoamento da seção com furos conduz a um pequeno alongamento da peça e essa não constitui um estado limite. 2.4.3 - Por que as normas impõem limites superiores ao índice de esbeltez de peças tracionadas? Com a finalidade de reduzir efeitos vibratórios provoca do s por impactos dos ventos. 2.4.4 - Calcule o esforço resistente à tração da chapa de 20 mm de espessura ligada a outras duas chapas por parafusos de 1 9 mm de diâmetro. Aço MR250. 2.4.5 - Calcule o esforço resistente da cantoneira tracionada de contraventamento L 50 X 50 X 6 ligada à chapa de nó por parafusos <P 9,5 mm (3/8"). Aço MR250. 2.4.6 - Calcule os comprimentos máximos dos seguintes elementos trabalhando como tirantes: a) barra chata 19 mm X 75 mm ; b) cantoneira L 50 X 50 X 6.
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