4 - Sistemas Estruturais em Aço - Tração e Compressão

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Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter
Curso de Arquitetura e Urbanismo
Sistemas Estruturais: Madeira e Aço | AIM0985
SISTEMAS ESTRUTURAIS:
MADEIRA E AÇO
Prof. Maílson Scherer, M.Sc
mailson.scherer@uniritter.edu.br
ELEMENTOS ESTRUTURAIS DE AÇO 
SOB TRAÇÃO E COMPRESSÃO
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2021/1
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4 - Elementos estruturais de aço sob Tração e Compressão
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4.1 ELEMENTOS TRACIONADOS E COMPRIMIDOS
o Elementos tracionados e comprimidos são aqueles submetidos exclusivamente a 
forças que tendem a alongá-los ou encurtá-los;
o São normalmente encontrados em:
# Treliças
# Pilares sem efeitos de flexão
# Estrutura de contraventamento
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Treliça apoiada no pilar
(ligação flexível)
Treliça engastada no pilar
(ligação rígida)
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Viga apoiada no pilar
(ligação flexível)
Viga engastada no pilar
(ligação rígida)
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Tipos de treliça
# Treliças de piso
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Tipos de treliça
# Treliças de cobertura
Para garantir o escoamento pluvial, a NBR 
8800 recomenda uma inclinação mínima 
de 3% no banzo superior.
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Situação ideal Situação não ideal
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Pré-dimensionamento da altura:
Para fins de pré-dimensionamento da 
altura da treliça, pode-se considerar uma 
altura no intervalo de (L/15) e (L/5). 
É razoável adotar (L/10). 
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Pré-dimensionamento da altura:
Para fins de pré-dimensionamento da 
altura da treliça, pode-se considerar uma 
altura no intervalo de (L/15) e (L/5). 
É razoável adotar (L/10). 
Nas coberturas, deve-se considerar uma 
sobrecarga mínima de 0,25kN/m² 
(25kg/m²).
Esta sobrecarga visa englobar eventuais 
equipamentos e materiais instalados.
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EXERCÍCIO 4.1
Estimar as dimensões e a disposição das barras de uma treliça de cobertura que se 
apoiará sobre pilares distantes de 6m entre si. Considerar a geometria do tipo Pratt.
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4.2 PRÉ-DIMENSIONAMENTO À TRAÇÃO
o Utilizaremos uma abordagem simplificada do procedimento indicado pela NBR 8800;
o Para atender à segurança da peça, deve-se garantir:
, ,t Sd t RdN N
Força de tração 
majorada que está 
solicitando a peça
Força de tração que a 
peça (perfil) resiste
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Força de tração solicitante:
o Corresponde ao efeito que as cargas atuantes na estrutura causam na peça 
tracionada;
o Para pré-dimensionar o elemento, devemos majorar esta força, visando garantir uma 
margem de segurança:
, ,1,4t Sd t SN N=
A NBR 8800 apresenta diferentes majoradores em função da natureza da carga para o dimensionamento de peças de aço. 
Para efeitos de pré-dimensionamento, podemos adotar um valor médio de 1,4.
Valor puro da 
força atuante
Valor majorado
da força atuante
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Força de tração resistente:
o Corresponde ao quanto a barra resiste à tração;
o Para pré-dimensionar o elemento, devemos minorar essa resistência, visando garantir 
uma margem de segurança:
,
1,10
g y
t Rd
A f
N

=
Minorador da 
resistência ao 
escoamento
Valor minorado
da resistência
Tensão de 
escoamento do 
aço
Área da barra ou 
conjunto de barras
Pré-dimensionamento baseado no escoamento da seção bruta.
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EXERCÍCIO 4.2
A barra de uma treliça de passarela de pedestres está submetida a uma força de tração 
de 225kN. Sabendo que são adotados perfis W 250 x 25,3 (série I Gerdau), verifique se 
o perfil proposto atende ao pré-dimensionamento.
Seria possível, para esse esforço, pré-dimensionar um perfil mais econômico?
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4.3 PRÉ-DIMENSIONAMENTO À COMPRESSÃO
o Utilizaremos uma abordagem simplificada baseada na resistência à compressão e à 
limitação da carga em função da carga crítica de flambagem barra;
a) Para atender à resistência da peça, deve-se garantir:
b) Para não ocorrer a flambagem, deve-se garantir:
, ,c Sd c RdN NForça de compressão 
majorada que está 
solicitando a peça
Força de compressão 
que a peça (perfil) 
resiste
,
2,0
crit
c S
N
N Força de compressão pura que está 
solicitando a peça
Carga que causa a 
flambagem elástica da 
peça comprimida
Verificação da flambagem segundo a SSRC (Resistência dos Materiais, Hibbeler 7ª ed, pg 503), adotando FS = 2,0
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Força crítica de flambagem:
o Corresponde à carga que causa a flambagem da peça;
2
2
π
( )
crit
EI
N
KL
=
Comprimento da 
barra comprimida
Menor Momento de 
Inércia da peça
Força crítica de 
flambagem
Módulo de 
Elasticidade 
do aço
Fator que depende do tipo 
de ligaçãodas extremidades 
do pilar. Simplificadamente, 
adotaremos K = 1,0.
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Os catálogos fornecem os 
Momentos de Inércia em 
torno dos eixos X e Y
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Limitação do índice de esbeltez:
o A NBR 8800 indica que o índice de esbeltez das barras 
comprimidas deve ser, no máximo, igual a 200;
o O índice de esbeltez é dado por:
min
λ
L
r
=
Comprimento da 
barra
Raio de giração 
mínimo da barra
Tal índice 
representa a 
suscetibilidade 
da barra a 
sofrer 
flambagem.
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Os catálogos fornecem os 
Raios de Giração em 
torno dos eixos X e Y
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EXERCÍCIO 4.3
O pilar de uma estrutura está submetido a uma carga de compressão de 1250kN. 
Sabendo que o pilar possui um comprimento L = 4,0m, selecione um perfil da série H
que atenda ao pré-dimensionamento.
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EXERCÍCIO 4.4
Determinar um perfil do tipo U para montar uma treliça de cobertura que recebe uma 
carga de 0,75kN/m². As treliças que compõe a cobertura distam 6,0m entre si.
Dica: para determinar a carga distribuída de cobertura, deve-se escolher previamente o 
tipo de telha a ser utilizada (catálogo de fabricantes, por exemplo), o peso das vigas que 
se apoiam sobre as treliças e também a sobrecarga de 0,25kN/m² indicada pela norma.
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EXERCÍCIO 4.5
Estimar a carga atuante nos pilares da edificação ilustrada e verificar se o perfil 
W 200 x 41,7 (série H) atende ao pré-dimensionamento. A estrutura é composta por dois 
pavimentos, cada um 4,0m de altura.
Cada pavimento recebe uma laje de concreto armado (10 cm de espessura), as quais 
serão utilizadas como piso de um escritório. O peso específico do concreto é 25kN/m³. 
Para o peso de revestimento, utilizar uma estimativa de 1,0kN/m².