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liro de betao armoadao
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Concepções estruturais
1ª aula
Professores:
Nádia Forti
João Carlos Rocha Braz
Ante - Projeto
O que você quer?
Satisfazer as necessidades e possibilidades
do cliente;
Espaços;
Volume;
Estética.
Ante - Projeto
O que você precisa?
Vãos:
Ante - Projeto
Cargas:
Cargas permanentes: Sua avaliação é função
dos materiais escolhidos:
• Peso próprio da estrutura - aço, concreto, madeira;
• Vedações - alvenarias, painéis e caixilhos;
• Acabamentos - pisos, enchimentos, forros e
impermeabilizações;
• Paisagismo - jardins sobre lajes;
• Implantação - arrimos e contenções;
• Coberturas - telhas e isolamentos;
• Instalações - hidráulica, elétrica, acústica,
equipamentos, etc.
Ante - Projeto
Cargas acidentais: São aquelas que podem ou não
agir sobre a estrutura, independente de nossa
determinação. Devido a esta sazonidade, eles devem
ser considerados durante todo o tempo, não podendo
nunca ser esquecidos.
1. Vento;
2. Sobrecarga;
3. Cargas dinâmicas.
Ante - Projeto
Sobrecargas: podem ser cargas de pessoas, móveis,
veículos, equipamentos, materiais armazenados, etc.
Ante - Projeto
Vento: Para a ação do vento, as cargas são
determinadas em função da localização da obra, altura
e forma do edifício, utilização e aberturas, conforme a
NBR 6123.
Ante - Projeto
Cargas dinâmicas: Podem
ser equipamentos, fluxo de
veículos ou vibração.
Estruturas muito esbeltas,
sujeitas à ação do vento,
devem ser verificadas sob
análise dinâmica. Ex:
passarelas, galpões
industriais com pontes
rolantes, industrias com
prensas.
Ante - Projeto
O que você pode?
Normas e limitações: segurança e conforto;
Diferentes materiais:
Concreto;
Aço;
Madeira.
Custos: mercado dos materiais, oferta da mão
de obra, tempo de execução;
Execução: tanto pode ser resultado como
condicionante da construção.
Ante - Projeto
Histórico – Estruturas em Aço
1200 - Marco Polo fala sobre pontes metálicas na
China e na Índia.
1700 - Inicia-se o moderno cálculo estrutural.
1777 - Coalbrookdale Bridge: primeira obra em
estrutura metálica, uma ponte metálica com 30
metros em vão, feita de ferro fundido (Inglaterra).
1780 - Há difusão de pontes em arco em ferro
fundido até 1820.
1820 - Início da laminação de trilhos.
1824 - Josef Roebling produz cabos de aço para
fazer a ponte do Niagara.
Ponte em Ferro - 1779
Histórico
1846 - Brittania Bridge na Inglaterra com vãos de 69,
138, 138 e 69 metros. É uma ponte tubular feita de
placas forjadas e perfis em L.
1848 Palm House (Londres).
1851 Palácio de Cristal (Londres).
1867 Monier patenteia uma série de peças em
concreto armado e praticamente nessa data nasce o
concreto armado.
1870 Início da laminação de perfis.
Vantagens do aço com relação a
outros materiais
Alta resistência da matéria prima;
Adaptatividade a qualquer forma estrutural;
Simplicidade de reforma e reforço;
Facilidade de montagem e desmontagem;
Rapidez de execução e redução de custos
proporcionadas pela industrialização;
Minimização do trabalho no local de obra;
Estrutura resultante mais leve.
Desvantagem do aço com relação a
outros materiais.
Alto custo inicial da obra;
Incêndio;
Deteriorização.
Tratamento de superfície e
revestimento Antes de receber qualquer sistema de proteção, o aço
deve passar por uma limpeza que remova de sua
superfície óleos, graxas, poeiras, ferrugem solta e carepa.
Normalmente esta limpeza é feita por jato abrasivo (areia
ou granalha) ou por processo manual.
Os principais tipos de revestimentos são:
• Contra corrosão: pintura e galvanização
• Contra fogo: materiais projetados, placas de gesso
acartonado, lã de rocha e tinta intumescente.
Descrição do material
Descrição do material
O aço-carbono é aquele no qual a resistência se deve
basicamente ao teor de carbono e manganês. Ex.: ASTM
A 36.
O aço de baixa liga e alta resistência é aquele em que a
adição de elementos químicos como Nióbio, Vanádio,
Titânio e outros promovem grandes ganhos de
propriedades mecânicas. Ex.: ASTM A 572.
A adição de Cobre, Níquel, Cromo e outros elementos
químicos a este aço acabam criando um grupo conhecido
como patinável, que tem maior resistência frente à
corrosão atmosférica, em condições específicas, quando
fica aparente e desenvolve a pátina. Ex.: ASTM A 588.
Tipos de aço utilizados
OA1 = trecho elástico
A1B1 = trecho plástico
B1C1 = trecho de encruamento
fu = tensão de ruptura
fy = tensão de escoamento
E = módulo de elásticidade
σ = E.Є
Valores típicos de fy e fu
fu
Propriedades do aço
Elasticidade
Capacidade do material voltar a forma original após carregamentos
Plasticidade
Def.plástica permanente provocada por tensão igual ou superior ao limite de escoamento (encruamento – material + frágil)
Ductilidade
É a capacidade dos materiais de se deformar plasticamente sem romper
Tenacidade
Capacidade do material absorver energia quando submetido a carga de impacto
CONCEPÇÃO
ESTRUTURAL
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
PASSARELA DE PEDESTRE
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
GALPÕES INDUSTRIAIS
Exemplo – Treliças
Exemplo – Treliças
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
GALPÕES INDUSTRIAIS
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
GALPÕES INDUSTRIAIS
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
GALPÕES INDUSTRIAIS
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
GALPÕES INDUSTRIAIS
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
COBERTURA DE GINÁSIOS DE ESPORTES
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
COBERTURA PARA ESCRITÓRIOS
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
COBERTURA PARA ESCRITÓRIOS
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
COBERTURA PARA ESCRITÓRIOS
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
COBERTURA DE PAVILHOES
CONCEPÇÕES ESTRUTURAIS
ESTACIONAMENTOS
Tipos de perfis utilizados em
estruturas metálicas Os perfis de aço podem ser obtidos pelos seguintes
métodos:
laminação; solda; dobramento (chapas finas) Os perfis laminados são feitos por laminação.
Os perfis soldados abrangem uma vasta gama de tamanhos e atendem às necessidades estruturais com economia.
Perfis dobrados são feitos em chapa fina e são usados para estruturas de menor porte; podem ser com ou sem reforço de borda.
Tipos de perfis utilizados em
estruturas metálicas - Laminados
PERFIL LAMINADO
Laminadores
cilíndricos
conformadores
Tipos de perfis utilizados em
estruturas metálicas
Tipos de perfis utilizados em
estruturas metálicas- Soldados CHAPA SOLDADA
Os perfis soldados são obtidos pelo corte, composição e
soldagem de chapas planas de aço, permitindo grande
variedade de formas e dimensões das seções e seu uso
está bastante aquecido no mercado nacional.
São classificados em séries, de acordo com sua utilização
na estrutura, sendo os mais empregados em edificações:
Tipos de perfis utilizados em
estruturas metálicas- Dobrados
CHAPA DOBRADA
CHAPA DOBRADA
Os perfis estruturais formados a frio são obtidos pelos
processos de dobramento a frio de chapas de aço.
Embora padronizados, podem ser produzidos pelos
fabricantes com a forma e tamanho solicitados. São
recomendados para construções leves, sendo utilizados
em elementos estruturais como barras de treliças, terças,
etc.
Tipos de perfis utilizados em
estruturas metálicas - Cantoneira
ELEMENTOS DE LIGAÇÃO ENTRE PEÇAS
Cantoneiras
BARRAS DE TRELIÇAS
Cantoneiras
COMPOSIÇÃO DE PILARES
Cantoneiras
Tipos de perfis utilizados em
estruturas metálicas – Perfil U
Kgf/m)
BARRAS DE TRELIÇAS
Perfil U
COMPOSIÇÃO DE PILARES
Perfil U
VIGAS PARA PEQUENAS CARGAS E VÃOS
Perfil U
TERÇAS PARA TELHADO
Perfil U
VIGA PARA APOIO DE DEGRAUS DE ESCADA
Perfil U
Tipos de perfis utilizados em
estruturas metálicas – Perfil I
VIGA
Perfil I
PILARES DE PEQUENAS CARGAS
Perfil I
Tipos de perfis utilizados em
estruturas metálicas – Perfil H
CONCEPÇÃO
ESTRUTURAL
VIGAS
INTRODUÇÃO
Quanto a concepção as vigas podem ser de:
Alma cheia;
Mistas.
Vierendeel;
Alveolares;
Treliças Planas;
Arco;
Treliças Espaciais;
Vagonadas
VIGAS DE ALMA CHEIA
Comportamento de uma vigas de alma cheia
VIGAS DE ALMA CHEIA
Comportamento de uma vigas de alma cheia
VIGAS DE ALMA CHEIA
Dimensões para vãos econômica
VIGAS DE ALMA CHEIA
Os valores de referência para um pré-dimensionamento das alturas de vigas de seção I, simplesmente apoiadas, são:
Vigas biapoiadas h = 4% à 6% do vão (para vãos de 8 a 20 m)
Vigas contínuas ou as secundárias h= = 4% à 6% do vão (para vãos de 4,5 a 18 m)
A largura da viga deve variar entre 40 à 60% da altura
VIGAS MISTAS
Os valores de referência para um pré-dimensionamento das alturas de vigas de seções mistas são:
5% à 4% de vão (para vãos de 6 a 20 m)
STEEL DECK
VIGAS VIERENDEEL
São vigas compostas de barras resistentes na forma de quadros, unidas entre si por meio de ligações rígidas.
VIGAS VIERENDEEL
Comparação com o deslocamento de uma treliça
VIGAS VIERENDEEL
VIGAS VIERENDEEL
São vigas compostas de barras resistentes na forma de quadros, unidas entre si por meio de ligações rígidas.
h = 10% à 14% do vão (para vãos de 12 a 35 m)
A largura é de b = 80 à 100% da altura h’
h’ = h/6 à h/4
VIGAS ALVEOLARES – Segue o pré-
dimensionamento das vigas Vierendeel
VIGAS TRELIÇADAS
Os valores de referência para um pré-dimensionamento das alturas de vigas de seções treliçadas são:
h = 10% à 14% do vão (para vãos de 12 a 35 m)
VIGAS EM ARCO
Os valores de referência para um pré-dimensionamento das alturas de vigas em arco são:
flecha = 10% à 20% do vão;
Largura = 10% à 20% da flecha;
h = 2% do vão
VIGAS TRELIÇADAS ESPACIAIS
VIGAS TRELIÇADAS ESPACIAIS
VIGAS TRELIÇADAS ESPACIAIS
VIGAS VAGONADAS
Os valores de referência para um pré-dimensionamento das alturas de vigas vagão são:
VIGAS VAGONADAS
TRELIÇAS PLANAS
USUAIS
TRELIÇAS PLANAS CONVENCIONAIS
Treliça trapezoidal plana composta por banzos, diagonais e montantes
Banzo superior
Banzo inferior Montantes Diagonais
TRELIÇAS PLANAS CONVENCIONAIS
Treliça em banzos paralelos plana composta por banzos, diagonais e montantes
Banzo superior
Banzo inferior Montantes Diagonais
TRELIÇAS PLANAS CONVENCIONAIS
Treliça em banzos paralelos plana composta por banzos, diagonais e montantes
Banzo superior
Banzo inferior Montantes Diagonais
SISTEMA GERAL DA
ESTRUTURA EM DUAS
ÁGUA
SISTEMA GERAL DA ESTRUTURA EM
DUAS ÁGUAS
Pórtico plano composto por treliça trapezoidal de aço
e pilares de concreto armado com platibandas
SISTEMA GERAL DA ESTRUTURA EM
DUAS ÁGUAS
SISTEMA GERAL DA ESTRUTURA EM
DUAS ÁGUAS
Padronização dos espaçamentos entre eixos e filas
de pilares
Padronização dos espaçamentos entre eixos e filas
dos pórticos
Padronização dos espaçamentos e alinhamentos das
terças
Padronização dos espaçamentos e alinhamentos das
terças
Falta de estabilidade fora do plano
Sistema geral de contraventamento dos banzos
superiores das treliças
Corte dos contraventamento verticais dos banzos
inferiores da treliças
Sistema geral de contraventamento das terças
Sistema geral de contraventamento das terças e
treliças
Sistema geral de contraventamento das terças e
treliças
SISTEMA GERAL DA
ESTRUTURA EM ARCO
SISTEMA GERAL DA ESTRUTURA EM
DUAS ÁGUAS
Pórtico plano composto por treliça em arco circular
de aço e pilares de concreto armado com
platibandas
SISTEMA GERAL DA ESTRUTURA EM
DUAS ÁGUAS
SISTEMA GERAL DA ESTRUTURA EM
DUAS ÁGUAS
Padronização dos espaçamentos entre eixos e filas
de pilares
Padronização dos espaçamentos entre eixos e filas
dos pórticos
Padronização dos espaçamentos e alinhamentos das
terças
Padronização dos espaçamentos e alinhamentos das
terças
Falta de estabilidade fora do plano
Sistema geral de contraventamento dos banzos
superiores das treliças e terças
Corte dos contraventamento verticais dos banzos
inferiores da treliças
Sistema geral de contraventamento das terças e
treliças
Sistema geral de contraventamento das terças e
treliças
DESENVOLVIMENTO
DO PROJETO
ESTRUTURAL
DESENVONVIMENTO DO PROJETO
ESTRUTURAL
1. Memorial descritivo do projeto
2. Arquitetura de edificação
3. Concepção estrutural
4. Carregamentos
5. Combinações das ações
6. Determinação dos esforços
7. Dimensionamento dos elementos estruturais
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
1 – Memorial descritivo do projeto
1.1 Localização e finalidade da obra
1.2 Área de trabalho adequada : arquitetura com aberturas para iluminação, ventilação e passagem
1.4 Equipamento adequados para movimentação, tais como elevadores, escadas, gruas, pontes rolantes
1.5 Elementos provisórios para futuras ampliações
1.6 Detalhes de execução
1.7 Normas consideradas no projeto
- NBR 8800/2006 – Projeto e execução de estruturas de aço em edifícios
- NBR 8681/1984 – Ações e segurança nas estruturas
- NBR 6123/1988 – Forças devido ao vento em edificações
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
1 – Memorial descritivo do projeto
1.8 – Especificações de projeto
1.8.1 - Telhado em duas águas com treliças trapezoidais
- vãos da treliça
- distância entre treliças: de 4,0 a 6,0 m
- Inclinação do telhado
- Altura do montante de apoio
- Ângulo de arranque do montantes de apoio
- Ângulo entre os banzos e diagonais: 300 ≤ β ≤ 600
- Pilares de concreto armado ou aço
- Excentricidade dos pilares
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
1 – Memorial descritivo do projeto
1.8.2 - Telhado em arco com treliças em arcos circulares
- vãos da treliça
- distância entre treliças: de 4,0 a 6,0 m
- Ângulo de arranque doa montantes de apoio
- Ângulo entre os banzos e diagonais: 450 ≤ β ≤ 600
- Distância entre banzos: 1/50 ≤ h / L ≤ 1/30
- Relação “flecha / vão”: 1/10 ≤ f / L ≤ 1/5
- Pilares de concreto armado ou aço
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
1 – Memorial descritivo do projeto
1.8.3 - Telhado em duas águas com treliças em banzos
paralelos
- vãos da treliça
- distância entre treliças: de 4,0 a 6,0 m
- Ângulo de arranque doa montantes de apoio
- Ângulo entre os banzos e diagonais: 450 ≤ β ≤ 600
- Distância entre banzos: 1/50 ≤ h / L ≤1/30
- Pilares de concreto armado ou aço
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
2.1 Arquitetura de edificação em duas águas
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
2.2 Arquitetura de edificação em arcos
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
3 – Concepção estrutural
3.1 – Geometria da treliça trapezoidal com cotas e ângulos
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
3 – Concepção estrutural
3.2 – Posicionamento e fixação das telhas metálicas
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
3 – Concepção estrutural
3.3 – Detalhe da calha para treliças trapezoidais
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
3 – Concepção estrutural
3.4 – Geometria da treliça em arco com cotas e ângulos
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
3 – Concepção estrutural
3.5 – Posicionamento e fixação das telhas metálicas
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
3 – Concepção estrutural
3.6 – Detalhe da calha para treliças em arcos e banzos paralelos