Combinação de Açoes Estruturas Metálicas

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AULA 02
2 CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
Dimensionar um elemento ou uma estrutura, pode ser entendido como a 
escolha correta das seções que vão compô-la, assegurando o desempenho 
estrutural e a solução mais econômica possível.
A economia está ligada ao menor consumo de material e de mão-de-obra, 
que dependem das condições de fabricação, transporte e de montagem de cada 
obra.
O desempenho está ligado à capacidade da estrutura em resistir a todas as 
ações que vierem a solicitá-la durante a sua vida útil, sem apresentar deslocamentos 
excessivos, escoamento dos seus elementos, perda de estabilidade, enfim, sem que 
ocorra ruína ou colapso.
O dimensionamento sofreu, ao longo do tempo, um processo constante de 
evolução. As primeiras estruturas foram construídas baseadas na experiência dos 
seus construtores, sendo um processo totalmente empírico.
Com o desenvolvimento das construções, diminuindo-se as seções visando 
economizar material entre outras razões, surgiu a necessidade de saber até que 
ponto isto era possível, mantendo as estruturas seguras. Surgia assim o conceito 
quantitativo de segurança.
Para os elementos tracionados, a imposição de uma tensão, característica de 
cada material, que não fosse ultrapassada pelas tensões atuantes revelou-se um 
critério coerente e seguro. Para elementos comprimidos ou fletidos tal critério não se 
revelou suficiente, tendo-se que buscar não mais uma tensão do material, mas sim a 
carga de colapso que depende também das propriedades geométricas da seção. 
Surgiram assim os métodos do coeficiente de segurança interno e do coeficiente de 
segurança externo.
Os dois critérios atualmente se confundem em um apenas, que é denominado 
genericamente de Método das Tensões Admissíveis.
Visando o aperfeiçoamento deste método, com a introdução do conceito de 
probabilidade, surgiu o método semi-probabilístico de dimensionamento denominado 
Método dos Estados Limites.
2.1 Método das Tensões Admissíveis
Neste método, a segurança é introduzida impondo-se que as tensões 
atuantes fiquem abaixo de um valor, chamado de admissível, que tanto pode 
caracterizar o escoamento no caso de peças tracionadas, como uma perda de 
estabilidade no caso de peças comprimidas ou fletidas.
As tensões admissíveis são obtidas multiplicando-se as tensões críticas por 
um fator menor que a unidade.
01,.crítica
As tensões atuantes são obtidas, por meio do cálculo estrutural, partindo-se 
de valores de ações definidas em outras normas, ou retiradas da experiência e do 
bom senso do projetista.
açõesfatuante
e a condição de segurança é expressa como:
atuante
Este é o método adotado pelas normas NB-11 (antiga norma de madeiras), 
NB-14 (estruturas de aço, até 1986), AISC até a 9a. edição (1990) agora com a sigla 
ASD, AISI - ASD, etc.
A critica principal a este método pode ser sintetizada como o tratamento 
determinístico dado às ações e resistências.
2.2 Método dos Estados Limites
Neste método, a introdução da segurança é feita de forma qualitativa, não 
mais quantitativa. As ações, solicitações e resistências recebem um tratamento 
semi-probabilístico.
A condição de segurança é expressa como:
Sd Rd
onde: Sd = solicitação de cálculo
Rd = resistência de cálculo
As ações são assumidas com valores nominais que, multiplicadas por um 
coeficiente maior que a unidade, transformam-se em ações de cálculo.
As resistências, assumidas com seus valores convencionais mínimos, são 
multiplicadas por um coeficiente menor que a unidade, transformando-se em 
resistências de cálculo.
Assim: Sd = Sn . > 1,0
Rd = Rn . < 1,0
Este é o método adotado pela NBR-8800, atual NB-14/86, AISC de 1988 e 
AISI com a sigla LRFD, EUROCODE, norma canadense, entre outras.
2.3 Combinações de Ações
Na quase totalidade das estruturas ocorre a atuação simultânea de diversas 
ações, sendo que cada método analisa de forma diferente este fato.
No método das tensões admissíveis as ações ou as solicitações são 
simplesmente somadas e a ação ou a solicitação resultante define a tensão atuante.
No método dos estados limites, as combinações são feitas mediante a 
aplicação de um coeficiente de redução (fator de combinação) que procura 
representar a probabilidade existente em ocorrer a atuação de duas ou mais ações 
variáveis simultaneamente.
2.4 A Norma NBR- 8800/2008
Esta norma particulariza a aplicação do método dos Estados Limites à 
estruturas de edifícios executadas com aço, com espessura dos elementos (perfis e 
chapas) igual ou superior a 3,0mm (1/8").
Deve ser verificada a possibilidade de ocorrer estados limites últimos e de 
serviço. Definindo os estados limites últimos como os ligados à resistência e à 
estabilidade da estrutura e os estados limites de serviço como aqueles ligados aos 
deslocamentos, vibrações, enfim, com o bom funcionamento da edificação.
As combinações a serem pesquisadas para os estados limites últimos sâo:
-Combinações Últimas Normais:
Onde:
 = coeficiente de ponderação das ações
 = fator de combinação
FQ1= ação variável principal
FQj = demais ações variáveis
n
j
kQjjqjkQq
m
i
kGigid FFFF
-Combinações Últimas Especiais (de construção):
Onde:
0j,ef = fator de combinação normalmente igual á 0j, mas para 
ações variáveis principais com tempo de atuação muito 
pequeno pode ser tomado igual à 2j.
-Combinações Excepcionais:
onde:
FQ,exc = ação excepcional
 A seguir são apresentados na tabela 1 os fatores de ponderação adotados 
pela NBR 8800, para as combimações apresentadas anteriormente e para vários 
tipos de ações.
n
j
kQjefjqjkQq
m
i
kGigid FFFF
n
j
kQjefjqjexcQ
m
i
kGigid FFFF
TABELA 1 – Valores dos coeficientes de ponderação das ações
Os valores mais empregados para o fator de combinação, adotados pela 
NBR8800, são os apresentados a seguir:
Exercícios propostos:
01. Determine a solicitação crítica de uma estrutura solicitada pelas seguintes 
ações:
Ng = 10kN (p.p. da estrutura metálica)
Nq1 = 30kN (vento 1)
Nq2 = -40kN (vento 2)
Nq3 = 60 kN (equipamento)
Obs.: - as ações de vento não são simultâneas
- o equipamento produz ação decorrente do uso
- supor combinações positivas e negativas
02. Determine a combinações críticas em uma coluna de um edifício que esta 
submetida às seguintes solicitações:
Ng = 100kN (p.p. da estrutura metálica)
Ng1 = 350kN (p.p. da laje de concreto)
Nq1 = 300kN (sobrecarga devido ao uso)
Nq2 = 250kN (sobrecarga da cobertura)
Nq3 = 310 kN(vento 1)
Nq4 = -260 kN (vento 2)
Nq5 = -70 kN (variação da temperatura)
Nq6 = -340 kN (sobregarga de equipamento)