Aula 05 Segurança Nas Estruturas

CAMPUS CATALÃO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Estruturas de Madeira

Tópico:

Ações e Segurança em Projetos de Estruturas de

Madeira

Estruturas de Madeira – Prof. DSc. Wellington Andrade 1

CONTEÚDO:

1. Introdução

2. Hipóteses Básicas de Segurança

3. Ações nas Estruturas de Madeira

4. Carregamentos

5. Situações de Projetos a Serem Consideradas

6. Combinações de Ações

7. Exemplos de Aplicação

2 Estruturas de Madeira – Prof. DSc. Wellington Andrade

1- Introdução

• Memorial justificativo;

• Desenhos (devem atender o Anexo A);

• Plano de execução, quando há particularidades do projeto que interfiram

na construção (seqüência de execução e juntas de montagem).

Composição do Projeto de Estruturas de Madeira (NBR 7190/1997):


1- Introdução

Memorial Justificativo:

• Descrição do arranjo global tridimensional da estrutura;

• Ações e condições de carregamento admitidas, incluídos os percursos de

cargas móveis;

• Esquemas adotados na análise dos elementos estruturais e identificação

de suas peças;

• Análise estrutural;

• Propriedades dos materiais;

• Dimensionamento e detalhamento esquemático das peças estruturais;

• Dimensionamento e detalhamento esquemático das emendas, uniões e

ligações.


2- Hipóteses Básicas de Segurança

Estados Limites - estados a partir dos quais a estrutura apresenta desempenhos

inadequados às finalidades da construção.

Estados Limites Últimos - estados que por sua simples ocorrência determinam

a paralisação, no todo ou em parte, do uso da construção. São caracterizados

por:

• Perda de equilíbrio, global ou parcial, admitida a estrutura como corpo

rígido;

• Ruptura ou deformação plástica excessiva dos materiais;

• Transformação da estrutura, no todo ou em parte, em sistema hipostático;

• Instabilidade por deformação;

• Instabilidade dinâmica (ressonância).


Estados Limites de Utilização - estados que por sua ocorrência, repetição ou

duração causam efeitos estruturais que não respeitam as condições

especificadas para o uso normal da construção. São caracterizados por:

• Deformações excessivas, que afetem a utilização normal da construção,

comprometam seu aspecto estético, prejudiquem o funcionamento de

equipamentos ou instalações ou causem danos aos materiais de acabamento

ou às partes não estruturais da construção;

• Vibrações de amplitude excessiva que causem desconforto aos usuários

ou causem danos à construção ou ao seu conteúdo.




Condição de Segurança:

• Sd - solicitação de cálculo;

• Rd - resistência de cálculo;

• Rk – resistência característica ou resistência estimada;

• Kmod – coeficiente de modificação;

• γk – coeficiente de ponderação.


3- Ações nas Estruturas de Madeira

Ações São as causas que provocam esforços ou deformações

nas estruturas (NBR 8681).

Ações Permanentes

Ações Variáveis

Ações Excepcionais

Ações Permanentes Pequena variabilidade durante a vida de

construção

Ações Variáveis Variabilidade significativa durante a vida

de construção

Ações Excepcionais Duração extremamente curta, com baixa

probabilidade de ocorrência, durante a

vida da construção


Cargas usuais

nas estruturas

de madeira

• Peso próprio da estrutura;

• Peso próprio dos materiais e acessórios (aço, revestimentos, piso,

telhas, etc.);

• Sobrecarga de utilização (uso do ambiente, classe da ponte, etc.);

• Sobrecargas de construção e/ou transporte (içamento, etc.);

• Vento;

• Terremotos, nevascas, etc.;

• Impactos vertical e lateral (ferrovias);

• Forças longitudinais (frenagem e aceleração) e centrífugas

(curvas);

• Cargas no guarda-corpo e no guarda-rodas.



• É constituída pelo peso próprio da estrutura e o das partes fixas não

estruturais;

• Os elementos devem ser considerados com um teor de umidade igual a

12%;

• Na falta de determinação experimental, adotar a densidade aparente

estipulada para a classe de resistência a que pertence a madeira utilizada;

• O peso próprio real da estrutura não pode diferir em mais de 10% do

peso próprio inicialmente admitido no cálculo.

Carga Permanente:



• NBR 6120/1980 – Cargas para o cálculo de estrutura de edificações;

• NBR 7187/2003 – Projeto de pontes de concreto armado e de concreto

protendido - Procedimento ;

• NBR 7188/1982 – Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de

pedestres;

• NBR 7189/1983 – Carga móvel para projeto estrutural de obras

ferroviárias.

Cargas Acidentais Verticais:



• NBR 6123/1988 – Forças devidas ao vento em edificações;

• NBR 7190/1997 – Item 5.5.8 (ação do vento sobre veículos e pedestres,

no caso de projetos de pontes e passarelas.

Vento:



4- Carregamentos

Classe de

Carregamento

• É definida pela duração acumulada prevista para a ação

variável principal

Carregamento

• Conjunto de ações com probabilidade não desprezível

de ocorrência simultânea.

• As ações devem ser combinadas de diferentes de

maneira, a fim de se determinar os efeitos mais

desfavoráveis para a estrutura.


Tipos de Carregamento Normal - Classe

Especial

Excepcional

de Construção

Carregamento Normal

Inclui apenas ações decorrentes do uso

previsto para a construção. Ex: peso-próprio

+ vento

Carregamento Especial

Ações variáveis de natureza ou intensidade

especiais, superando os efeitos para um

carregamento normal. Ex: transporte de

equipamento sobre ponte.

Carreg. Excepcional Ações de efeitos catastróficos. Ex: terremoto.

Carreg. de Construção Procedimentos de construção podem levar a

estados limites últimos. Ex: içar uma treliça.


4- Carregamentos

Normal – Classe de Carregamento: longa duração.

Especial – Classe de Carregamento: definida pela duração acumulada

prevista para a ação variável especial.

Excepcional – Classe de Carregamento: duração instantânea.

Carregamento de Construção – Classe de Carregamento: determinada pela

duração acumulada da situação de risco.


4- Carregamentos

5- Situações e Projeto

Duradouras

Devem ser consideradas em todos os projetos

Duração igual ao período de referência da estrutura

EL Último – Combinações Últimas Normais

EL de Utilização

Verificar

Transitórias Situações

Duradouras

Excepcionais

Combinações de Longa Duração

Combinação de Média Duração


Transitórias

Verificar

Considerar se houver carregamento especial

Duração muito menor que o período de vida da estrutura

EL Último – Combinações Últimas Normais

EL de Utilização

Combinações de Média Duração

Combinação de Curta Duração



Excepcionais

Estados Limites Últimos Verificar

Situações com duração extremamente curta



6- Combinações de Ações

Combinações para ELU

Comb. Últimas Normais

Comb. Últimas Especiais ou de

Construção

Comb. Últimas Excepcionais

Combinações para ELS

Comb. de Longa Duração

Comb. de Média Duração

Comb. de Curta Duração

Comb. de Duração Instantânea


Comb. Últimas Normais

Comb. Últimas Especiais ou de Construção

Tendo em vista que a condição de segurança é para uma situação duradoura, portanto

classe de carregamentos de longa duração e que a resistência de projeto leva em conta

um tempo grande de atuação da solicitação, as ações variáveis FQ1,k e/ou FQj,k deverão

ser reduzidas pelo fator de 0,75.

Onde: ψ0,j,ef é igual ao fator ψ0j adotado nas combinações normais, salvo quando a ação

principal FQ1,k tiver um tempo de atuação muito pequeno, caso em que ψ0,j,ef pode ser

tomado como correspondente a ψ2.



Comb. Últimas Excepcionais

Comb. de Longa Duração

Comb. de Média Duração



Comb. de Curta Duração

Comb. de Duração Instantânea



Coeficiente de ponderação para ações permanentes de pequena variabilidade.

Coeficiente de ponderação para ações permanentes de grande variabilidade.



Coeficientes de ponderação para ações permanentes indiretas (incluem os efeitos de

recalque de apoio e de retração dos materiais).

Coeficientes de ponderação para ações variáveis.



Fatores de combinação



7- Exemplos de Aplicação

01- A treliça da figura está submetida a carregamentos permanentes (grande

variabilidade) e variáveis causados pelo efeito do vento. Os esforços causados nas

barras por esses carregamentos estão indicados Tabela a seguir. Determinar os

esforços de cálculo para o estado limite último, na situação mais crítica (tração ou

compressão axiais) em cada uma das barras.


(Szücs et. al, 2008)

Barra Ação Permanente

Ação Variável (vento)

Sobrepressão Sucção

kgf Kgf Kgf

1-2 -2649 -1267 6731

1-10 2386 1235 -6558

3-4 -2156 -1129 5994

4-5 -1830 -965 5126

4-11 404 234 -1243

4-12 -350 -197 1041

5-12 507 285 -1513

5-13 0 0 0

12-13 1401 662 -3522

(+) Tração Compressão


7- Exemplos de Aplicação (Szücs et. al, 2008)

2) A viga da Figura está submetida a carregamentos permanentes de grande

variabilidade (g), cargas acidentais (q) de longa duração e pressão do vento (w).

Sabe-se que as ações valem g = 40 kgf/m, q = 10 kgf/m e w = 20 kgf/m. Pede-se:

a) a avaliação das combinações para estado limite de utilização;

b) a determinação do valor do momento de cálculo (MB,d) na seção B, para

estado limite último.


7- Exemplos de Aplicação (Szücs et. al, 2008)

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7190: projeto de

estruturas de madeira. Rio de Janeiro, 1997.

CALIL JR., C.; LAHR, F.A.R.; DIAS, A.A. Dimensionamento de elementos

estruturais de madeira. Barueri: Manole, 2003.

MOLITERNO, A. Caderno de projetos de telhados em estruturas de madeira. 3. ed.

São Paulo: Edgard Blücher, 2009.

PFEIL, W; PFEIL, M. Estruturas de madeira. 6. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos

e Científicos, 2007.

SZÜCS, C.A., TEREZO, R.F., VALLE, A. E MORAES, P.D. Apostila: Estruturas de

Madeira, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, setembro de 2008.

GESUALDO, F.A.R. Apostila: Estruturas de Madeira, Universidade Federal de

Uberlândia, Uberlândia, maio de 2003.

8- Bibliografia


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