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DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE CÁLCULO À FLEXO-COMPRESSÃO DE PERFIS I SOLDADOS SUBMETIDOS AO ESFORÇO DE FLEXÃO E COMPRESSÃO PELA NBR 8.800/2008 Autor: José Denis Gomes Lima da Silva (jdenisgomes@gmail.com) Luciano Barbosa dos Santos (lbsantos@ctec.ufal.br) 1. Dados do Problema 1.1. Seção transversal bf 200mm:= tf 9.5mm:= d 400mm:= hw d 2 tf⋅− 381 mm⋅=:= tw 6.3mm:= 1.2. Propriedades do aço fy 25 kN cm 2 := E 20000 kN cm 2 := fu 40. kN cm 2 := G 7700 kN cm 2 := 1.3. Dados da Barra L 900cm:= Lb 900 cm⋅:= Lb (Compriento destravado da viga) Cb 1:= a 900.cm:= a (Distância entre as linhas do centro de dois enrijecedores transversais) kxLx 900cm:= kyLy 900cm:= kzLz 900cm:= 1.4. Esforço solicitante MSd 300 kN⋅ cm⋅:= MSd 300 kN cm⋅⋅= VSd 1.34kN:= VSd 1.34 kN⋅= Nc_sd 14.755kN:= Nc_sd 14.755 kN⋅= 1.5. Coeficientes de ponderação (NBR 8800:2008 - 4.8.2.3) γa1 1.1:= γa2 1.35:= 2. Propriedades Geométricas da Seção Transversal Ag 2 bf⋅ tf⋅ hw tw⋅+:= Ag 62.003 cm2⋅= Ix 2 bf tf 3⋅ 12 ⋅ tw hw3⋅ 12 + 2 bf⋅ tf⋅ d tf−( ) 2 2 ⋅ +:= Ix 1.739 104× cm4⋅= Iy 2 tf bf 3⋅ 12 ⋅ hw tw3⋅ 12 +:= Iy 1.267 103× cm4⋅= rx Ix Ag := rx 16.749 cm⋅= ry Iy Ag := ry 4.521 cm⋅= xo 0 cm⋅:= yo 0.cm:= ro rx 2 ry2+ xo2+ yo2+ 17.348 cm⋅=:= ro 17.348 cm⋅= J 1 3 2 bf⋅ tf 3⋅ hw tw3⋅+( )⋅:= J 14.607 cm4⋅= Cw d tf−( )2 Iy 4 ⋅:= Cw 4.832 105× cm6⋅= Wx Ix 2 d ⋅:= Wx 869.651 cm3⋅= Zx bf tf⋅ d tf−( )⋅ tw 4 d 2 tf⋅−( )2⋅+:= Zx 970.579 cm3⋅= 3. Verificação do Momento Fletor (Determinação de Mrd) 3.1. Flambagem Local da Mesa (NBR 8800:2008 - Anexo G) λf bf 2tf := λf 10.526= Kc 4 hw tw := Kc 0.514= (0.35<=Kc<=0.76) σr 0.3 fy⋅:= σr 7.5 kN cm 2 ⋅= λpf 0.38 E fy ⋅:= λpf 10.748= λrf 0.95 E fy σr−( ) Kc ⋅:= λrf 23.033= Mpl Zx fy⋅:= Mpl 2.426 104× kN cm⋅⋅= Mr fy σr−( ) Wx⋅:= Mr 1.522 104× kN cm⋅⋅= Mcrf 0.9 E⋅ Kc⋅( ) λf 2 Wx⋅:= Mcrf 7.267 104× kN cm⋅⋅= FC1 if λf λrf> "Flambagem Elástica !", if λf λpf< "Escoamento !", "Flambagem Inelástica !", ( ), ( ):= FC1 "Escoamento !"= MRd1 if λf λrf> Mcrf γa1 , if λf λpf< Mpl γa1 , 1 γa1 Mpl Mpl Mr−( ) λf λpf− λrf λpf− ⋅− ⋅, , := MRd1 2.206 104× kN cm⋅⋅= 3.2. Flambagem Local da alma (NBR 8800:2008 - Anexo G) λw hw tw := λw 60.476= λpw 3.76 E fy := λpw 106.349= λrw 5.7 E fy := λrw 161.22= Mr fy Wx⋅:= Mr 2.174 104× kN cm⋅⋅= FC2 if λw λrw> "Flamb. Elástica !", if λw λrw< "Escoamento !", "Flambagem Inelástica !", ( ), ( ):= FC2 "Escoamento !"= MRd2 if λw λrw> Mcrf γa1 , if λw λpw< Mpl γa1 , 1 γa1 Mpl Mpl Mr−( ) λw λpw− λrw λpw− ⋅− ⋅, , := MRd2 2.206 104× kN cm⋅⋅= 3.3. Flambagem Lateral com Toção (NBR 8800:2008 - Anexo G) λb Lb ry := λb 199.059= λp 1.76 E fy := λp 49.78= β1 fy σr−( ) Wx⋅ E J⋅ := β1 5.209 1 m = λr 1.38 Iy J⋅⋅( ) ry J⋅ β1⋅ 1 1 27Cw β12⋅ Iy ++⋅:= λr 137.845= Mpl Zx fy⋅:= Mpl 2.426 104× kN cm⋅⋅= Mr fy σr−( )Wx:= Mr 1.522 104× kN cm⋅⋅= Mcr Cb pi2⋅ E⋅ Iy⋅ Lb2 Cw Iy 1 0.039 J Lb 2 ⋅ Cw ⋅+ ⋅⋅ := Mcr 8.432 103× kN cm⋅⋅= FC3 if λb λr> "Flambagem Elástica !", if λb λr< "Flambagem Inelástica !", "Escoamento !", ( ), ( ):= FC3 "Flambagem Elástica !"= MRd3 if λb λr> Mcr γa1 , if λb λp< Mpl γa1 , Cb γa1 Mpl Mpl Mr−( ) λb λp− λr λp− ⋅− ⋅, , := MRd3 7.666 103× kN cm⋅⋅= 3.4. Determinação da Resistência de cálculo (NBR 8800:2008 - 5.4.1.3) MRd1 2.206 104× kN cm⋅⋅= MRd2 2.206 104× kN cm⋅⋅= MRd3 7.666 103× kN cm⋅⋅= MRd if MRd1 MRd2< if MRd1 MRd3< MRd1, MRd3, ( ), if MRd2 MRd3< MRd2, MRd3, ( ), ( ):= MRd 7.666 103× kN cm⋅⋅= Verificação1 if MSd MRd> "Não Passa !", "Ok !", ( ):= Verificação1 "Ok !"= 4. Verificação do Esforço Cortante (NBR 8800:2008 - 5.4.3.1 [Caso 1]) kv if a hw 3> 5, if a hw 260 hw tw > 5, 5 5 a hw 2 +, , := kv 5= λw hw tw := λw 60.476= λpw 1.10 kv E⋅ fy := λpw 69.57= λrw 1.37 kv E⋅ fy := λrw 86.646= FC4 if λw λrw> "Flamb. Elástica !", if λw λrw< "Escoamento !", "Flambagem Inelástica !", ( ), ( ):= FC4 "Escoamento !"= Aw d tw⋅:= Aw 25.2 cm2⋅= Vpl 0.6 Aw⋅ fy⋅:= Vpl 378 kN⋅= VRd if λw λrw> 1.24 λpw λw 2 Vpl γa1 , if λw λpw> λpw λw Vpl γa1 , Vpl γa1 , , := VRd 343.636 kN⋅= Verificação2 if VSd VRd> "Esforço Cortante Não Verificado !", "Esforço Cortante Verificado !", (:= Verificação2 "Esforço Cortante Verificado !"= 5. Verificação da flecha máxima (Anexo C) ∆ L 350 := ∆ 2.571 cm⋅= δ 0.009823 cm⋅:= δ 9.823 10 3−× cm⋅= Verificação3 if δ ∆> "Flecha Máxima Não Verificada !", "Flecha Máxima Verificada - Ok !", ( ):= Verificação3 "Flecha Máxima Verificada - Ok !"= 6. Estudo da Flambagem Local (NBR 8800:2008 - ANEXO F) 6.1. Flambagem Local da Mesa (Determinação de Qs) λf bf 2tf := λf 10.526= Kc 4 d tw := Kc 0.502= λpf 0.64 E fy Kc ⋅:= λpf 12.826= λrf 1.17 E fy Kc ⋅:= λrf 23.447= Qs if λf λrf> 0.9 E⋅ Kc⋅ fy λf 2⋅ , if λf λpf> 1.415 0.65 λf⋅ fy E Kc⋅ ⋅−, 1, , := FLM if λf λrf> "Flambagem elástica", if λf λpf> "Flambagem inelástica", "Não ocorre flambagem", (, (:= Qs 1= FLM "Não ocorre flambagem"= 6.2. Flambagem Local da Alma (Determinação de Qa) λw hw tw := λw 60.476= λpw 1.49 E fy ⋅:= λpw 42.144= Ca 0.34:= NBR 8800:2008 - F.3.2 σ fy:= NBR 8800:2008 - F.3.2 bef if 1.92 tw⋅ E σ 1 Ca λpw E σ ⋅− ⋅⋅ hw< 1.92 tw⋅ E σ 1 Ca λpw E σ ⋅− ⋅⋅, hw, := bef 300.568 mm⋅= Aef Ag hw bef−( ) tw⋅−:= Aef 56.936 cm2⋅= Qa Aef Ag := Qa 0.918= 6.3. Determinação do Parâmetro Q (NBR 8800:2008 - F.1.3) Q Qs Qa⋅:= Q 0.918= 7. Estudo da Flambagem Global 7.1. Determinação da Carga Crítica de Flambagem Elástica (NBR 8800:2008 - E.2) Ney pi 2 E⋅ Iy⋅( ) kyLy( )2 := Ney 308.872 kN⋅= Nex pi 2 E⋅ Ix⋅( ) kxLx( )2 := Nex 4.239 103× kN⋅= Nez 1 ro 2 pi 2 E⋅ Cw⋅ kzLz( )2 G J⋅+ ⋅:= Nez 764.97 kN⋅= Ne if Nex Ney< Nex, if Ney Nez< Ney, Nez, ( ), ( ):= Ne 308.872 kN⋅= 7.2. Índice de Esbeltez redzido (NBR 8800:2008 - 5.3.3.2) λo Q Ag⋅ fy⋅( ) Ne := λo 2.147= 7.3 Determinação do Parâmetro χ (NBR 8800:2008 - 5.3.3.1) χ if λo 1.5> 0.877 λo 2 , 0.658λo 2 , := χ 0.190= 8. Determinação da Resistência de Cálculo Nc_rd Q χ⋅ Ag⋅ fy⋅( ) γa1 := Nc_rd 246.26 kN⋅= verificação1 if Nc_rd Nc_sd> "Ok !", "Não Passa !", ( ):= verificação1 "Ok !"= 9. Verificação da Esbeltez Máxima λx kxLx rx := λx 53.736= λy kyLy ry := λy 199.059= λmax if λx λy> λx, λy, ( ):= λmax 199.059= Esbeltezif λmax 200> "Não Passa !", "Ok !", ( ):= Esbeltez "Ok !"= ) o ocorre flambagem" ))
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