Estrutura metálica 1-6

8/17/2019 Estrutura metálica 1-6

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TIPOS DE CONSTRUÇÕES EM ESTRUTURAS METÁLICAS


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EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCMa-rv7hhckCFQwekAodYukCFw&url=http%3A%2F%2Fsao-paulo-sp.all.biz%2Festruturas-metalicas-para-galpes-metlicos-edifcios-g24651&psig=AFQjCNFn27Evh0dp4u02tAEyOZKUWlMDWA&ust=1447241648921182http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCKGg8tbhhckCFcQckAodO9gI1A&url=http%3A%2F%2Fwww.pellizzer.com.br%2Fold%2Fgaleria%2Fataldapizza%2Ffoto04.html&psig=AFQjCNFn27Evh0dp4u02tAEyOZKUWlMDWA&ust=1447241648921182


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CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS ESTRUTURAS DE AÇO

Embora seja mais correto conceitualmente referir-se a características do que a

vantagens e desvantagens de um determinado sistema estrutural, vamos relacionar aseguir alguns aspectos favoráveis e desfavoráveis da utilização do aço em estruturas.Deve-se ressaltar, contudo, que a aplicação de um ou de outro sistema estrutural éprecedida por uma avaliação das características de cada sistema, optando pelo maisadequado à situação considerada.

Vantagens: Alta resistência do material, que possibilita a execução de estruturas

comparativamente leves; Processo de fabricação garante dimensões e propriedades homogêneas para o

material e para as peças fabricadas; Por tratar-se de estrutura com características de pré-fabricação, a sua aplicação

em campo é rápida e limpa. Possibilidade de reduções em cronogramas; Flexibilidade de aplicação em situações especiais, tais como: reformas, reforços,

canteiros exíguos ou estruturas temporárias.


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CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS ESTRUTURAS DE AÇO

Desvantagens:

Necessidade de tratamento e cuidados especiais contra corrosão;

Sensibilidade estrutural em caso de incêndio;

Por tratar-se, em geral, de estruturas esbeltas, é importante considerar apossibilidade de vibrações indesejáveis na estrutura;

Necessidade de mão de obra mais especializada e equipamentos paraserviços de montagem e solda;

Por tratar-se de estrutura com características de pré-fabricação, o projetonecessita adaptar-se à disponibilidade do fornecimento e não o contrário.


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CARACTERÍSTICAS DO AÇO ESTRUTURAL

COMPOSIÇÃO

Sob o ponto de vista de sua fabricação, o aço estrutural tem uma grande

variação, porém, pode-se dizer de modo simplificado, que o elemento maisimportante na formulação do aço é o Carbono. As variações no teor dessematerial determinam principalmente alterações na resistência e namaleabilidade do aço. Quanto maior o teor de Carbono, maior a resistência emenos dúctil o aço, ou seja, menos capaz de sofrer deformações semromper. A classificação do aço conforme o seu teor de Carbono está

colocada a seguir:

Os aços de teores baixos a moderados são os mais utilizados em estruturaspor não necessitarem de cuidados especiais para serem soldados. Conforme já mencionado, na medida em que se aumenta o teor de Carbono no aço,aumenta-se sua resistência e é diminuída sua ductilidade.


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CARACTERÍSTICAS DO AÇO ESTRUTURAL

AÇOS DE BAIXA LIGA

São definidos como Aços Carbono que recebem elementos de liga (Cromo,

Colúmbio, Cobre, Manganês, Molibdênio, Níquel, Fósforo, Vanádio, etc) quemelhoram a resistência ou outras propriedades do aço sem alterar sua soldabilidade.

PROPRIEDADES

As principais propriedades mecânicas gerais do aço estrutural estão relacionadas aseguir (NBR-8800-4.5.2.8):

a) Módulo de Elasticidade Tangente: E = 200.000 MPa;

b) Módulo de Elasticidade Transversal G = 70.000 Mpa;

c) Coeficiente de Poisson: ʋa = 0,3;

d) Coeficiente de Dilatação Térmica: βa = 1,2 x 10-⁶ a -1°C;

e) Massa específica: ρa = 7.850 Kg/m³.


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Diagrama tensão deformação do aço é ilustrado na Figura abaixo. No diagrama, f u éa resistência de ruptura do aço à tração ou limite de resistência à tração, f y aresistência ao escoamento do aço à tensão normal ou limite de escoamento e f p olimite de proporcionalidade.

A NBR 8800 estabelece no item 4.5.2.2 seus limites de aplicabilidade, sua aplicação

deve obedecer às seguintes condições: Relação e qualificação estrutural eassegurada por Norma Brasileira e paraaços sem essa qualificação, o responsável técnico deve analisar as diferenças entreas especificações desses aços e os qualificados por NBR (especialmente no que serefere a métodos de amostragem para determinação de propriedades mecânicas).Para esses aços também devem ser respeitadas as relações de tensões e osvalores limite expressos mais acima.


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Particularidades do comportamento tensão deformação do aço:

Ductibilidade: É a propriedade que um material apresenta de se deformar sob

ação de cargas. A esta propriedade está associada a capacidade que estruturasconstruídas com materiais dúcteis apresentam de se deformar plasticamente,redistribuindo as tensões internas.

Ruptura frágil - fragilidade: Sob certas condições a o metal perde suacaracterística de ductilidade podendo apresentar um comportamento frágil.

Essas condições, que devem ser evitadas, ou verificadas com especial cuidado,são, por exemplo: estados múltiplos de tensões não previstos no projeto esoldas inadequadas;

Temperatura: Ao serem elevadas as temperaturas, os valores de fu, fy e E sereduzem. Para a temperatura de 500 °C, as grandezas acima são reduzidaspela metade e para uma temperatura acima desse valor se reduzem a quasezero. A NBR-8800 em seu item 1.6 remete o dimensionamento de estruturasmetálicas sob o efeito de incêndio para outra norma, a NBR 14323;


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Fadiga: Quando submetidos a ciclos de carga e descarga, o aço estrutural, comooutros materiais pode sofrer ruptura sob tensões menores que suas resistênciasnominais, que são obtidas, em geral, a partir de ensaios estáticos. O anexo K daNBR 8800 trata deste fenômeno.

Corrosão: O processo de corrosão compromete a resistência da estrutura pelaredução da seção útil dos perfis estruturais. O anexo N da NBR 8800 forneceinformações gerais sobre o processo de corrosão e indica alguns procedimentospreventivos.

PRODUTOS SIDERÚRGICOS PARA ESTRUTURAS

Os aços estruturais são fornecidos em forma de perfis, chapas, barras, fios e

cordoalhas. Sendo que os elementos estruturais das estruturas metálicas sãoconstituídos primordialmente por perfis metálicos. Abaixo estão colocadas asprincipais características e sua nomenclatura em linhas gerais. O anexo A da NBR8800 apresenta diversos tipos normalizados de aços estruturais.


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BARRAS As barras são produtos obtidos por laminação nas seções: circular, quadrada ouretangular alongada (chamada “chata”). As barras são referidas pelo seu diâmetroou pelas dimensões de sua seção transversal no caso das barras chatas. Porexemplo:

Nomenclatura: Φ25 – indica barra com diâmetro 25 mm. 127 x 6,4 – indica barrachata com seção 127 mm por 6,4 mm (5”x ¼”).

Classes de resistência: De acordo com a tabela A.2 da NBR 8800 as barras têmtensão de escoamento variando desde 250 MPa até 450 MPa e tensão de ruptura

400 MPa até 550 MPa.CHAPAS As chapas também são elementos laminados com espessuras variadas e resistênciasvariadas. As chapas finas são as que têm espessuras de até 5,0 mm, acima dessevalor estão as chapas grossas. Nomenclatura e classes de resistência: De modo geral,

pode-se referir uma chapa por CH 8 (chapa com 8,0 mm de espessura). A NBR 8800 refere-se também a nomenclatura de acordo com várias classes deresistência, por exemplo, para aços comuns: CG-26, chapa grossa com fy=255 MPa e fu=410 MPa; CF-26, chapa fina com fy=260 MPa e fu=400 MPa; Para aços de baixa liga e alta resistência mecânica:

G-35, chapa grossa, fy=345 MPa e fu=450 MPa; F-35, chapa fina, fy=340 MPa e fu=450 MPa;


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Rotas para a produção do aço


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PERFIS LAMINADOS, COM SEÇÃO I, H, C (OU U)

Os perfis estruturais podem ser laminados, soldados ou de chapa dobrada,

esses últimos não são definidos pela NBR 8800, mas em norma específica, demodo que não serão tratados no presente texto. Existem inúmeros produtos,fabricados em padrões americanos (série americana, perfis de faces, em geral,não paralelas) e padrões europeus (série europeia, de faces paralelas) de modoque serão fornecidas apenas denominações mais comuns e exemplos. Comoregra geral, sempre é necessário trabalhar com a tabela do fornecedor para

obter as propriedades do perfil.


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A nomenclatura dos perfis I, H e C (ou U) segue uma regra geral, onde éfornecida a indicação da forma do perfil seguida de sua altura total (d, em mm) ede sua massa linear (kg/m). Por exemplo:

I 101 x 12,7, perfil I, com d = 101,0 mm e massa linear 12,7 kg/m. C (ou U) 254 x 22,7, perfil Tipo C (Channel, ou U), com d = 254,0 mm e

massa linear 22,7 kg/m.

No caso de perfis soldados, a regra geral de nomenclatura é praticamente a

mesma, com os seguintes nomes paraos perfis:

Perfil tipo viga soldada VS – com relação d/bf – 4,0 ≥ d/bf ≥ 2,0 (em gerald/bf ≈ 2,0)

Perfil tipo coluna viga soldada CVS – 1,0 ≥ d/bf ≥ 1,5 (em geral d/bf ≈ 1,5) Perfil coluna soldada CS – d/bf ≈ 1,0

Exemplo: VS 200 x 23, viga soldada com d = 200,0 mm e massa linear 23 kg/m.


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Existem diversos complementos possíveis e algumas nomenclaturas alternativas,por exemplo:

Perfil W d x massa linear – perfil I de aba larga (tabela de perfis USIMINAS) Perfil HP d x massa linear – perfil H de faces paralelas, ou Perfil HPP d x massa linear – perfil H com faces paralelas e pesado (existem

HPL e HPM, leve e médio, respectivamente).

Deve-se salientar, também, que a referência à altura do perfil e à sua massa linearé frequentemente arredondada nos nomes de perfis das tabelas, de modo quedeve-se consultar os valores exatos nas próprias tabelas.

PERFIL W


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PERFIS LAMINADOS, COM SEÇÃO CANTONEIRA (L)

Os perfis cantoneira podem seguir a mesma regra anterior, porém é mais comumutilizar nomenclatura própria, conforme está colocado a seguir:

L 102 x 6,4, cantoneira de abas iguais com lado 102,0 mm e espessura 6,4 mm; L 89 x 64 X 6,4, cantoneira de abas desiguais, com lados 89,0 e 64,0 mm, e

espessura 6,4 mm.


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CLASSES DE RESISTÊNCIA DOS AÇOS ESTRUTURAIS

A NBR 8800 em seu anexo A, tabelas A.1 e A.2, define as classes de resistênciados aços. Como regra geral, temos pela nomenclatura ABNT:

Aço de média resistência – MR 250, aço com tensão de escoamento, fy=250MPa e fu=400 MPa;

Aço de alta resistência – AR 350, aço com tensão de escoamento, fy=350MPa e fu=410 MPa ou

fu=485 MPa. Existe também o aço com maior resistência à corrosão: COR AR 415, fy=415

MPa e fu=520 MPa.


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AÇÕES E SEGURANÇA

Historicamente as normas referentes ao projeto de estruturas metálicasestabeleciam critérios de segurança específicos diferenciados das demais

soluções estruturais, atualmente a NBR 8800 segue os mesmos padrões desegurança estabelecidos pela NBR 8681. Diversas situações particulares,específicas para o dimensionamento de estruturas metálicas ainda são tratadasna NBR 8800, porém, de modo geral, são utilizados os mesmos conceitos deestados limites, de ponderação e de combinações de ações, ou seja, o processode dimensionamento estrutural segue a sistemática de definição dascombinações dos carregamentos e, em seguida da verificação dos estadoslimites último e de serviço correspondentes a essas combinações.

CONCEITOS GERAIS

As estruturas de modo geral devem atender a requisitos mínimos dequalidade, durante sua construção e ao longo de toda sua vida útil. Essesrequisitos de qualidade podem ser classificados em:


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Capacidade resistente, que consiste basicamente na segurança quanto àruína, que pode ser devida à ruptura de partes da estrutura ou à própriaestabilidade da estrutura como um todo. Para atendimento à essa condição,

são definidos os Estados Limites Últimos. Entende-se, portanto, que verificaros Estados Limites Últimos de uma estrutura, ou de qualquer de seuselementos componentes, significa garantir a segurança quanto à ruína damesma;

Desempenho em serviço, que consiste na capacidade da estrutura manter-se

em condições plenas de utilização, não devendo apresentar deformações ouvibrações, que comprometam em parte ou totalmente o uso para que foramprojetadas ou deixem dúvidas com relação à sua segurança. Essa condiçãoestá atendida quando se faz a verificação dos Estados Limites de Serviço;

Durabilidade, que consiste na capacidade da estrutura resistir às influências

ambientais previstas. Nessa última condição estão contidas tantoprocedimentos de norma (espessuras e dimensões mínimas por exemplo)como práticas de projeto (drenagem adequada) que asseguram adurabilidade dos elementos estruturais.

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