Aço 8 - Exercicios Sob Elementos Comprimidos (2)

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    CAPÍTULO 08  – ELEMENTOS COMPRIMIDOS

    8.1 IntroduçãoNas estruturas de aço de edifícios de múltiplos andares

    as mesmas são compostas essencialmente de vigamentos e

    pilares constituindo a estrutura portante da edificação. Os

    pilares são basicamente elementos estruturais cuja função

    predominante é suportar ações externas de natureza

    compressiva e também servem de apoios para as vigas

    principalmente as que fazem parte do corpo principal das

    estruturas. Uma barra é comprimida quando em ambos osextremos a mesma está solicitada por uma carga axial de

    compressão aplicada em ambas as extremidades conforme

    mostra a figura ???

    Como as cargas externas são aplicadas estáticamente, a

    estrutura deforma elástica e equilíbrio estático é mantida. Se

    agora a qualquer das causas levei externai, "pequenas"

    perturbações externai são aplicadas, e a estrutura reage

    simplesmente por executar oscilações sobre o estado de

    equilíbrio deformado, o equilíbrio é dito para ser estável. Asperturbações podem ser sob a forma de deformações ou

    velocidades, e por "pequena" queremos dizer tão pequeno

    quanto desejado. Como resultado desta última definição,

    seria mais adequado dizer que o equilíbrio é estável na

    pequena. LN disso, quando os distúrbios são aplicados, O

    nível do externai causas é mantida constante. Por outro lado,

    se a estrutura elástica, quer não e tende a permanecer na

    posição perturbado ou tende a e / ou diverge a partir do

    estado de equilíbrio deformado, o Librium equi é dito para serinstável. Alguns autores preferem distinguir estas duas

    condições e chamar o equilíbrio neutro para o primeiro caso e

    instável para o último. Quando qualquer um destes dois

    casos ocorre, O nível das causas externai é chamado

    crítica.Isto pode ser melhor demonstrada pelo sistema

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    mostrado na Fig. 1.2. Este sistema é constituído por um peso

    de W Bali descansando em diferentes pontos sobre uma

    superfície com curvatura zero normal ao plano da figura.Pontos de inclinação zero na superfície denotam posições de

    equilíbrio estático (pontos A, B, e C). Além disso, o caráter

    deFurthermore, the character of  

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    STABILITY OR !NSTABILITY OF STRUCTURES 7 

    FIGURE 1 .2 Character of static equilibrium positions.

    equilibrium at these points is substantially different. At  A, if the system is disturbed through

    infinitesimal disturbances (small displacements or small velocities), it will   simply oscillate

    about the static equilibrium position  A. Such equilibrium position is called stable in the small. At point  B, if the system is disturbed, it will tend to move  away from the static equilibrium position B. Such an equilibrium position is called unstable in the small. Finally, at point C, ifthe system is disturbed, it will tend to remain in the disturbed position. Such an equilibrium

     position is called neutrally  stable or indifferent in the small. The expression "in the small" isused because the definition depends on the  small size of the perturbations. lf the disturbancesare allowed to be of finite magnitude, then it is possible for a system to be unstable in the small

     but stable in the large (point B, Fig. l .3a) or stable in the small but unstable in the large (point  A,

    Fig. l.3b). 

    lnmost structures or structural elements, loss of stability is associated with the tendency ofthe configuration to pass from one deformation pattern to another. For  instance, a long, slender

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    column loaded axially, at the criticai condition, passes from  the straight configurations (pure

    compression) to the combined compression and   bending state. Similarly, a perfect,

    complete, thin, spherical shell under externai hydrostatic pressure, at the criticai condition,

     passes from a pure membrane state (uniform radial displacement only; shell stretching) to a

    combined stretching and  bending state (nonuniform radial displacements). This characteristichas been recog nized for many years and it was first used to solve stability problems of

    elastic structures. It allows the analyst to reduce the problem to an eigenvalue problem, and

    many names have been given to this approach: the classical method, the bifur  cation method,

    the equilibrium method, and the static method. 

    1.2.3  CRITICAL LOADS VERSUS BUCKLING LOAD 

    At this point nomenclature merits some attention. There is a definite difference in   principie

     between the buckling load observed in a loading process where the loads 

     B 

    (a)  (b) 

    FIGURE 1 .3 Character of static equilibrium positions in the Iarge.  

    Como é sabido, a grande preocupação no trato com pilares, principalmente

    em estruturas de aço, encontra-se no fenômeno da flambagem. Um bom

    projeto pensa no adequado travamento dos pilares, com vigas e contraventamentos.

    É também importante considerar a direção em que se coloca o pilar,

    para que sua direção mais rígida coincida com aquela em que o travamento

    é menos eficiente. É bom lembrar ainda que os pilares, além de compressão

    simples, podem estar sujeitos à flexão quando solicitados por forças horizontais.

    Diz-se, neste caso que o pilar está sujeito à flexão composta (flexão +

    compressão simples).

    Os perfis mais comuns utilizados em estruturas de aço são o perfil H e os tubulares.

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    O primeiro apresenta a vantagem de ser aberto, facilitando a ligação com

    as vigas e sua manutenção. Os segundos apresentam a vantagem de grande

    rigidez, mas tem contra si a maior dificuldade na concepção das ligações e o

    problema da deterioração ocorrer de dentro para fora, dificultando o aspecto

    da manutenção 

    É importante entender que diferentemente das vigas, o momento e astensões de flexão que ocorrem nos elementos comprimidos quando a curvatura égerada não são diretamente afins. O momento fletor depende somente damagnitude da carga de compressão aplicada e da excentricidade presente. Atensão de flexão é determinada pela deformação devido à flexão, que depende dacurvatura que é desenvolvida, e das propriedades do elemento, tais como: apropriedades da geometria de sua seção transversal e do modulo de elasticidadedo material. Portanto os elementos comprimidos são potencialmente instáveisinternamente e dependem do momento que a excentricidade vai gerar. Sendo quea curva que a carga de compressão vai causar é conhecida por flambagem.

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    F igura 1.1

    Este capítulo terá contribuição da dissertação e a tese de doutorado do Geraldo Donizete dePaula da UFOP .

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    1) Verificar se a coluna abaixo resiste ao carregamento indicado.

    DADOS: Aço Estrutural ASTM-A-36 (f y =250 MPa); N,Sd = 1500 kN; EI = cte.

    E= 200.000 MPa; G = 77.000 MPa

    N, Sd 

    L = 6 m

    PERFIL ESTRUTURAL

    250 mm

    19 mm = tf  

    500mm tw = 12,5mm VI 500 x 120

    19 mm

    250 mm

    A=152,75 cm2; Ix = 65249 cm4 ; Iy = 4955 cm

    4; r x =20,67 cm; r y = 5,70 cm.

    Cw=2.865.984 cm6; J = 144,39 cm4 

    SOLUÇÃO:

    a)  Limitação do índice de esbeltez ítem 5.3.4 pagina 46 da NBR 8800:2008

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    FLAMBAGEM GLOBAL

    No dimensionamento de barras prismáticas submetidas à força axial de compressão, a

    seguinte condição deve ser atendida:

    Força axial resistente de cálculo:

    Onde,

     

     

    Do Anexo E da NBR 8800/08 temos:

     

    ANALISANDO FATOR Q (ch= b/t)

    ANALISANDO A ESBELTEZ DA MESA (λCH)

    DA TABELA F.1 DA NBR 8800/08 página 128 temos, Elemento AL

    1 600105 , 105 200 !

    5,70

     y y

     y

     K L sendo OK 

      

     Rd cSd c   N  N  ,,  

    1

    ,

    a

     y g  Rd c  f  AQ N 

       

    )( 0      

    e

     y g 

     N 

     f  AQ0 

    )²(

    ²

    )²(

    ²

     y y

     yey

     x x

     xex  L K 

     I  E  N e

     L K 

     I  E  N 

        

    a s   QQQ  

    ( )

    2506,6

    2 2 19

     f ch MESA

     f 

    b

    t    

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    SENDO

    ANALISANDO A ESBELTEZ DA ALMA (λw)

    DA TABELA F DA NBR 8800/08

    SENDO

    ,

    ,

    0,64/

    4 40,66

    462

    12,5

    200000,64 23

    25/0,66

    ch máx

     y c

    w

    ch máx

     E 

     f k 

    kch

     

     

    00,1,)(,     smáxch MESAch   Q  

    46237

    12,5

    ww

    w

    h

    t    

    ,

    2000001,49 1,49 42

    250w MÁX   y E  f    

    00,1,     amáxww   Q  

    ² ² 20000 49552717

    ² 600²

     y E I  Ney kN  L

          

    ² ² 20000 6524935777

    ² 600²

     x E I  Nex kN  L

          

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    +Flambagem por torção em relação ao eixo longitudinal z:

    Nos trabalhos de PAULA , G. D. (1994)  –  Alguns aspectos da Fundamentação teórica e

    dimensionamento dos elementos comprimidos de aço, e PAULA, G. D. (2002)- Estudo teórico eexperimental de elementos comprimidos de aço: ênfase em perfis soldados, o mesmo mostra

    como se chega a expressão para a determinação da força normal crítica por torção em torno

    do eixo z, através da resolução da seguinte equação diferencial abaixo:

    2IV II Nro -GJ

    + =0ECw  

     

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    2

    w

    2 2

    o z z

    π EC1+GJ

    r (K L )ez N 

       

     

    Para um perfil soldado que constitui uma seção duplamente simétrica:

    CG = D (Centro de torção) x0 = 0; y0 = 0

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    2

    w

    2 2

    o z z

    2 2 2 2 2 2 2 2

    2

    ez 2 2

    π EC1+GJ

    r (K L )

    ( (20,67 5,70 0 0 21,44

    1 π x 20000 x 2865984 N = + 7700 x 144,39 5837 kN

    21,44 (1,00 x 600)

    ez

    o x y o o

     N 

    r r r x y cm

     

     

    LOGO: Adotar Ney = 2717 kN

    PORTANTO:

    2) Um perfil estrutural com designação comercial W 300 x 203  (Perfil Laminado de

    abas paralelas) está submetido a uma força axial de compressão da ordem de 980 kN

    centrada em ambas as extremidades conforme mostra a figura. Verificar de acordo

    com a NBR 8800/2008 se a mesma resiste à solicitação indicada.

    Dados: E = 200.000 MPa; Aço Estrutural A572 ( fy = 350 MPa).

    N,Sd = 980 kN

    y

    x L = 430 cm

    0

    1,00 152,75 251,18

    2717

     g y y

     y

    Q A f 

     Ne 

     

    , d

    1

    0,558 1,00 152,75 251937 kN > N ,S

    1,10

     g yc Rd c

    a

    Q A f  N 

       

     

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    N,Sd

    CARACERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DO PERFIL W 300 x 203

     A=257,42 cm²

    MOMENTO DE INÉRCIA 

    FLAMBAGEM GLOBAL

    No dimensionamento de barras prismáticas submetidas à força axial de compressão, a

    seguinte condição deve ser atendida:

    Força axial resistente de cálculo:

    Onde,

     

     

     Rd cSd c   N  N  ,,  

    1

    ,

    a

     y g  Rd c

     f  AQ N 

     

      

    e

     y g 

     N  f  AQ0 

    )( 0      

    !20062,53,62,5302,8

    4301OK  sendo

     L K 

     y

     y y

     

    A = 257, 42 cm2  ; d = 340 mm

    Wx = 3048 cm3  bf  = 315 mm

    ry = 8,02 cm tf  = 31,75 mm

    rx = 14,17 cm tw = 20 mm

    Cw= 3947477 cm6  ; J = 770,028 cm4 

    hw = 276, 50 mm

    ky = 1,0

    Ix = 51613 cm4 Iy = 16566 cm4 

    Wy = 1052 cm3  Zx = 3507 cm3

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    Do Anexo E da NBR 8800/08 temos:

    2

    w

    2 2

    o z z

    2 2 2 2

    2

    ez2 2

    π EC1+GJ

    r (K L )

    ( 16,28

    1 π x 20000 x 3947477 N = + 7700 x 770,028 38271kN

    16,28 (1,00 x 430)

    ez

    o x y o o

     N 

    r r r x y cm

     

     

    ANALISANDO FATOR Q (b/t)

    ANALISANDO A ESBELTEZ DA MESA (λCH)

    DA TABELA F DA NBR 8800/08

    SENDO

    ANALISANDO A ESBELTEZ DA ALMA (λw)

    DA TABELA F DA NBR 8800/08

    ²² ;( )² ( )²

     y xex ey

     x x y y E I  E I  N N  K L K L

      

    a s   QQQ  

    96,475,312

    315

    2)(  

     f 

     f  MESAch t 

    38,13350

    20000056,056,0,  

     ymáxch  f 

     E  

    00,1,)(,     smáxch MESAch   Q  

    825,1320

    5,276

    w

    ww t 

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    SENDO

    ADOTAR

    LOGO:

    PARA

    PORTANTO:

    3) Uma coluna de perfil laminado de abas paralelas ( W 200 X 71 ) de aço estrutural ASTM A-36

    com as duas extremidades rotuladas e de comprimento L= 400 cm, está solicitada por uma

    61,35350

    20000049,149,1

     y MÁX w  f 

     E  

    00,1,     amáxww   Q  

     y00      

    0

    1,00 257,42 350,71

    17676,7

     g y y

    ey

    Q A f 

     N  

     

    kN  L

     I  E  Ne   y y 7,17676²430

    1655820000²

    ²

    ²

        

    00,71 0,810 y  

    , Sd

    1

    0,810 1,00 257,42 356557 ,

    1,10

     g yc Rd 

    a

    Q A f  N kN N 

      

     

    ² ² 20000 5161355100

    ² 430² x

     E Ix Ne kN 

     L

       

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    força normal de compressão Nc  , sendo NG  = 423 kN ; e NQ1=445 kN, conforme a figura .

    Determinar o valor da Resistência à compressão Nc, Rd utilizando a NBR 8800/2008.

    N,Sd

    y

    x L = 400 cm

    SOLUÇÃO:

    a)  Características geométricas da seção W 200 x 71

    b) 

    b) Solicitação de Cálculo Nc, Sd

    Nc, Sd = g1Ng + q1Nq1 = 1,4 x 423 + 1,5x445 = 1260 kN 

    A = 91 cm2

      ; d = 212,50 mm

    Wx = 710 cm3  ; bf  = 206 mm

    ry = 5,28 cm tf  = 17,4 mm

    rx = 9,17 cm tw = 10 mm

    Cw= 250007 cm6  ; J = 82 cm4 

    hw = 156 mm

    ky = 1,0

    Ix = 7659cm4 Iy = 2535 cm4 

    Wy = 624 cm3  Zx = 803 cm3

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    c)  Análise da Flambagem global

    No dimensionamento de barras prismáticas submetidas à força axial de compressão, a

    seguinte condição deve ser atendida:

    d)  Força axial resistente de cálculo:

    Onde,

     

     

    Do Anexo E da NBR 8800/08 temos:

    e) Modos de Flambagem ANEXO E da NBR 8800/08

    2

    w

    2 2

    o z z

    2 2 2 2 2 2 2 2

    2

    ez 2 2

    π EC1+GJ Flambagem por torção

    r (K L )

    ( (9,17 5,28 0 0 10,58 cm

    1 π x 20000 x 250007 N = + 7700 x 82 8396,15 kN

    10,58 (1,00 x 400)

    ez

    o x y o o

     N 

    r r r x y

     

     

    Adotar Ney 

     Rd cSd c   N  N  ,,  

    1

    ,

    a

     y g  Rd c  f  AQ N 

       

    e

     y g 

     N 

     f  AQ0 

    )( 0      

    ²²; ; Flambagem por flexão

    ( )² ( )²

     y xex ey

     x x y y

     E I  E I  N N 

     K L K L

      

    1 40076 , 76 200 !

    5,28

     y y

     y

     K L sendo OK 

      

    ² ² 20000 2535

    3127² 400²

     y

     y

     E I 

     Ne kN  L

          

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    f)  Análise do fator Q ( ch = b/t)

    f.1) ANALISANDO A ESBELTEZ DA MESA (λCH) ELEMENTO AL

    DA TABELA F DA NBR 8800/08

    SENDO

    f.2) ANALISANDO A ESBELTEZ DA ALMA (λw) ELEMENTO AA

    DA TABELA F DA NBR 8800/08

    SENDO

    LOGO:

    a s   QQQ  

    ( )

    2066

    2 2 17,4

     f ch MESA

     f 

    b

    t    

    ,

    2000000,56 0,56 16

    250ch máx

     y

     E 

     f    

    00,1,)(,     smáxch MESAch   Q  

    15615,6

    10

    ww

    w

    h

    t    

    ,

    2000001,49 1,49 42

    250w MÁX 

     y

     E 

     f    

    00,1,     amáxww   Q  

    1,0 s aQ Q Q

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    PARA

    PORTANTO:

    g)  Resistência à compressão de cálculo Nc, Rd

    4) Sabendo que o perfil estrutural soldado abaixo em formato de H está solicitado a uma força

    axial de compressão Nc,Sd, com extremidades rotuladas, sendo a parcela da ação permanente

    Ng = 1000 kN;  e a sobrecarga devido ao uso Nq1 = 1500 kN , verificar se a seção é segura

    de acordo com as recomendações da NBR 8800/08.

    Dados: Aço Estrutural ( fy = 345 MPa; E= 200.000 MPa; G = 77.000 MPa )

    600 mm

    N, Sd 

    0

    1,00 91 250,85

    3127

     g y y

     y

    Q A f 

     Ne 

     

    00,85 0,739 y  

    , Sd

    1

    0,739 1,00 91 251528,38kN ,

    1,10

     g yc Rd 

    a

    Q A f  N N 

      

     

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    L = 8 m 600 mm

    600 mm

    a)  Propriedades geométricas do perfil estrutural H 600 x 206 

    A= 263 cm2 ; Ix = 182.840 cm4 ; Iy = 57609,64 cm

    4; r x =26,36 cm; r y = 14,80 cm.

    Cw = 49120283 cm6; J = 222,38 cm4 

    b)  Limitação do índice de esbeltez ítem 5.3.4 pagina 46 da NBR 8800:2008

    FLAMBAGEM GLOBAL –

     Indice de Esbeltez

    No dimensionamento de barras prismáticas submetidas à força axial de compressão, a

    seguinte condição deve ser atendida:

    Força axial resistente de cálculo:

    Onde,

    tf =16mm

      tw =12,5 mm

    tf =16

     Rd cSd c   N  N  ,,  

    1

    ,

    a

     y g  Rd c

     f  AQ N 

     

      

    )( 0      

    e

     y g 

     N 

     f  AQ

    1 80054 , 54 200 !

    14,80

     y y

     y

     K L sendo OK 

    r  

     

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    Do Anexo E da NBR 8800/08 temos:

     

    c)  ANALISANDO FATOR Q (ch= b/t)

    ANALISANDO A ESBELTEZ DA MESA (λCH) – ELEMENTO AL

    ,

    ,

    0,64/

    4 4 0,59568

    12,5

    200000,64 18

    34,5 / 0,59

    ch máx y c

    w

    ch máx

     E 

     f k 

    kc h

     

     

     

    Logo :w w,máx sλ >λ =>Devemos calcular o fator Q

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    DA TABELA F.1 DA NBR 8800/08, PAGINA 128 da NBR 8800/2008, temos:

    SENDO

    De acordo com o item F.3, Elementos comprimidos AA na página 129 da NBR 8800/2008,

    teremos:

    Q a = Aef /Ag  ; onde Aef  = Ag  – ( bw  –bef )tw 

    A largura efetiva dos elementos AA é igual a :

    a

    y

    alma

    2

    ef 

    a

    E c E1,92 t 1-

    σ b/t f  

    20000 0,34 200001,92 x 1,25 1-

    34,5 45 34,5

    46,27cm < b = 56,8 cm

     portanto, A = 263 - (56,8 - 46,27)1,25=249,83 cm

    249,83Logo Q 0,95

    263

    ef 

    ef 

    b

    b

     

     

    Q= 0,75 x 0,95 = 0, 7125 ( Elemento esbelto)

    d)  Modos de flambagem por flexão e flambagem por torção

    , 2000001,49 1,49 36345

    w MÁX  y

     E  f    

    , adevemos calcular Q < 1,00w w máx  

     s aQ Q Q

    ²²; ; Flambagem por flexão

    ( )² ( )²

     y xex ey

     x x y y

     E I  E I  N N 

     K L K L

        

    ² ² 20000 57609,64 17860² 800²

     y y

     E I  Ne kN  L

          

  • 8/18/2019 Aço 8 - Exercicios Sob Elementos Comprimidos (2)

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    2

    w

    2 2

    o z z

    2 2 2 2 2 2 2 2

    2

    ez 2 2

    π EC1+GJ Flambagem por torção

    r (K L )

    ( (26,36 14,80 0 0 30,23 m

    1 π x 20000 x 49120283 N = + 7700 x 163,84 17958,6kN

    30,23 (1,00 x 800)

    ez 

    o x y o o

     N 

    r r r x y c

     

     

    Adotar Ney para o cálculo de o

    Para este valor o fator

    Será:

    Logo a força axial de resistência à compressão será:

    Nc, Sd = g1Ng + q1Nq1 = 1,4 x 1000 + 1,5x1500 = 3650 kN 

    Portanto : Nc, Rd > Nc, Sd (OK) 

    5) Uma coluna de edifício em aço estrutural em perfil soldado conforme a figura está solicitada

    por uma força axial de compressão Nc, Sd, construída em aço estrutural ASTM A572 ( fy= 345

    MPa), sendo NG = 600 kN ; Nq1 = 800 kN , verificar se a mesma resiste a solicitação indicada.

    Nc, Sd  Nc, Sd 

    Lx = 5,5 m

    0

    0,7125 x 263 x 34,50,6017860  

    )( 0      

    0,860   

    g y

    c,Rd

    a1

    χ QA f   0,860 x 0,7125 x 263 x 34,5

     N = = = 5054,35 kNγ 1,10

  • 8/18/2019 Aço 8 - Exercicios Sob Elementos Comprimidos (2)

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    (kx =1,0) Sentido y-y (ky = 2,1)

    Perfil estrutural: VI 400 x 54

    200 mm

    9,5 mm = tf  

    400mm tw = 8 mm VI 400 x 54

    9,5 mm

    200 mm

    a)  Propriedades geométricas do perfil estrutural VI 400 x 54

    A= 68,48 cm2 ; Ix = 18176,52 cm4 ; Iy = 1268,29cm

    4; r x =16,29 cm; r y = 4,30 cm.

    Cw = 483505 cm6; J = 18 cm4

    b)  Limitação da esbeltez x e y

    yx x

    x y

    x y

    x y

    K LK Lλ = ; λ =

    r r 

    1,0x550 2,1x550λ = 34 200 ; λ = 268 20016,29 4,30

     y

     Não Passou

     

    Adotando um perfil laminado de abas paralelas do grupo Gerdau (www.gerdau.com), do

    tipo W 360 x101 (tipo H)  que segundo a tabela de perfis desta empresa, tem as

    seguintes propriedades para dimensionamento:

    A= 129,5 cm2 ; Ix = 30279 cm4 ; Iy = 5063 cm

    4; r x =15,29 cm; r y = 6,25 cm

    Cw = 1450410 cm6; J = 116,53 cm4

    d = 357 mm; bf  =255 mm; tf  = 18,3 mm; tw = 10,5 mm ; hw = 320 mm

    http://www.gerdau.com/http://www.gerdau.com/http://www.gerdau.com/http://www.gerdau.com/

  • 8/18/2019 Aço 8 - Exercicios Sob Elementos Comprimidos (2)

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    yx xx y

    x y

    x y

    K LK Lλ = ; λ =

    r r 

    1,0x550 2,1x550λ = 36 200 ; λ = 185 20015,29 6,25

     y

     

    c)  Coeficiente de redução Q ( = b/t) , análise da flambagem local

    De acordo com a tabela F.1 do anexo F da NBR 8800/08 para as mesas , ELEMENTO AL, temos:

    c.1) ANALISANDO A ESBELTEZ DA MESA (λCH) ELEMENTO AL

    DA TABELA F-1 do anexo F da NBR 8800/08,

    c.2) ANALISANDO A ESBELTEZ DA ALMA (λw) ELEMENTO AA

    SENDO

    DA TABELA F DA NBR 8800/08

    SENDO

    ( )

    2557

    2 2 18,3

     f ch MESA

     f 

    b

    t    

    ,

    2000000,56 0,56 13

    345ch máx

     y

     E 

     f    

    00,1,)(,     smáxch MESAch   Q  

    32030

    10,5

    ww

    w

    h

    t   

    ,

    2000001,49 1,49 36

    345w MÁX 

     y

     E 

     f    

    00,1,     amáxww   Q  

    1,0 s a

    Q Q Q

  • 8/18/2019 Aço 8 - Exercicios Sob Elementos Comprimidos (2)

    28/33

     

    d)  Modos de flambagem por flexão e flambagem por torção

    2

    w

    2 2

    o z z

    2 2 2 2 2 2 2 2

    2

    ez 2 2

    π EC1+GJ Flambagem por torção

    r (K L )

    ( ) (15,29) (6,25) (0) (0) 16,52

    1 π x 20000 x 1450410 N = + 7700 x 116,53 6756 kN

    16,52 (1,00 x 550

    ez 

    o x y o o

     N 

    r r r x y cm

     

     

    Adotar Ney para o cálculo de o

    Para este valor o fator

    Será:

    Logo a força axial de resistência à compressão será:

    Nc, Sd = g1Ng + q1Nq1 = 1,4 x 600 + 1,5x800 = 2040 kN 

    Portanto : Nc, Rd > Nc, Sd (OK) 

    6) Verificar se a coluna abaixo resiste a solicitação indicada , sendo o perfil estrutural uma

    seção tubular em aço estrutural (fy = 345 MPa; ).

    Dados : NG= 20 kN; NQ1= 40 kN

    ²²; ; Flambagem por flexão

    ( )² ( )²

     y x

    ex ey x x y y

     E I  E I  N N 

     K L K L

        

    xx

    x x

    y

    y

    y y

    π² E I π²×20000×30279 Ne = = =19758 kN

    K L ² (1,0x550)²

    π²EI π²×20000×5063 Ne = = =3304 kN

    K L ² (2,1x550)²

    0

    1,0 x 129,5 x 34,51,16

    3304  

    )( 0      

    0,569   

    g y

    c,Rd

    a1

    χ QA f   0,569 x 1,0 x 129,5 x 34,5 N = = = 2311 kNγ 1,10

  • 8/18/2019 Aço 8 - Exercicios Sob Elementos Comprimidos (2)

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    Nc, Sd = g1Ng + q1Nq1 = 1,4 x 20 + 1,5x40 = 88 kN 

    Nc, Sd  y 

    L = 6 m x

    (Kx = Ky = 2,1) SEÇÃO TRANSVERSAL DA COLUNA

    Diâmetro externo (D) = 300 mm; Diâmetro interno (d) = 290.5 mm; espessura da parede =

    4,75mm

    a)  Propriedades geométricas da seção do perfil estrutural

    2 2 2 2 2

    4 4 4

    x y

    x y

    4 4 4 4 4

    π πA = (D -d ) = (30 - 29,05 ) = 44,06cm

    4 4

    πI = I = 30 -29,05 = 4802cm

    64

    r =r =10,44cm

    J = (15 14,525 ) 30722 2

     R r cm  

     

    b)  Índice de esbeltez x e y 

    x y

    KL 1,0x600λ = λ = = = 57 < 200 (OK)

    r 10,44

     

    c)  Coeficiente de redução Q ( = b/t) , análise da flambagem local

    De acordo com item F.4 - Parede de seções tubulares circulares pagina 129 da NBR 8800/08

  • 8/18/2019 Aço 8 - Exercicios Sob Elementos Comprimidos (2)

    30/33

     

    y

    D E 20000 = 0,11 0,11 x 64

    t f 345

    D 300 = 31,6 64( )

    t 9,51,0

    ok 

    Q

     

    d)  Modos de flambagem por flexão e flambagem por torção

    2

    w

    2 2

    o z z

    2 2 2 2 2 2 2 2

    ez 2

    π EC1+GJ Flambagem por torção; Cw = 0

    r (K L )

    ( ) (10,44) (10,44) (0) (0) 14,76 cm

    1

     N = 7700 x 3072 108577,34kN14,76

    ez 

    o x y o o

     N 

    r r r x y

     

     

    Adotar Nex para o cálculo de o

    Para este valor o fator

    Será:

    Logo a força axial de resistência à compressão será:

    ²²; ; Flambagem por flexão

    ( )² ( )²

     y xex ey

     x x y y

     E I  E I  N N 

     K L K L

        

    x y

    π² E I π²×20000×4802 Ne = Ne = = 2633 kN

    KL ² (1,0x600)²

    Governa o modo de flambagem

    0

    1,0 x 44,06 x 34,50,76

    2633  

    )( 0      

    0,785    

    g y

    c,Rda1

    χ Q A f   0,785 x 1,0 x 44,06 x 34,5

     N = = 100 kNγ 1,10

  • 8/18/2019 Aço 8 - Exercicios Sob Elementos Comprimidos (2)

    31/33

     

    Portanto : Nc, Rd > Nc, Sd (OK) 

    7) Verificar se a coluna abaixo com as condições de vínculo indicadas resiste à solicitação de

    cálculo de N,Sd = 600 kN ; sendo o aço estrutural indicado com limite de escoamento

    f y = 345 MPa.

    Nc, Sd  = 600 kN

    Lx =Ly= 4,5 m 150 mm t = 6,4 mm

    (kx = ky =1,0)

    b = 150 mm

    a)  Propriedades geométricas da seção do perfil estrutural

    Para este perfil as propriedades geométricas para o dimensionamento são as seguintes:

    A= 35,00 cm2 ; Ix = Iy = 1168,17 cm4 ;; r x = r y = 5,78 cm; Wx = Wy = 155,76 cm

    Cw = 0 ; J = 1952,91 cm4  ; Z = 184,96 cm3 

    b)  Índice de esghbbeltez x e y 

  • 8/18/2019 Aço 8 - Exercicios Sob Elementos Comprimidos (2)

    32/33

     

    x y

    KL 1,0 x 450λ = λ = = = 78 < 200 (OK)

    r 5,78

     

    c)  Coeficiente de redução Q ( = b/t) , análise da flambagem local

    De acordo com a Tabela F.1 da pagina 128 da NBR 8800/08

    A Esbeltez loca da mesa e da alma da seção tubular retangular será:

    lim

    y

     b 150 = 23

    t 6,4

    E 20000(b/t) =1,40 = 1,40 = 34

    f 34,5

    Portanto λ < λmax

    Q = 1,0

     

    d)  Modos de flambagem por flexão e flambagem por torção

    2

    w

    2 2

    o z z

    2 2 2 2 2 2 2 2

    ez 2

    π EC1+GJ Flambagem por torção; Cw = 0

    r (K L )

    ( ) (5,78) (5,78) (0) (0) 8,17cm

    1 N = 7700 x 1952,91 225283,21kN

    8,17

    ez 

    o x y o o

     N 

    r r r x y

     

     

    Adotar Nex para o cálculo de o

    ²²; ; Flambagem por flexão

    ( )² ( )²

     y xex ey

     x x y y

     E I  E I  N N 

     K L K L

        

    x y

    π²EI π²×20000×1168,7 Ne = Ne = = 1139,22 kN

    KL ² (1,0x450)²

    0

    1,0 x 44,06 x 34,51,16

    1139

      

  • 8/18/2019 Aço 8 - Exercicios Sob Elementos Comprimidos (2)

    33/33

     

    Para este valor o fator

    Será:

    Logo a força axial de resistência à compressão será:

    Portanto : Nc, Rd > Nc, Sd (OK) 

    )( 0      

    0,569   

    g y

    c,Rd

    a1

    χ QA f   0,569 x 1,0 x 35 x 34,5 N = = 625 kN

    γ 1,10