3.6Calculo de Estruturas Soldadas Rev a

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Engenharia da Soldadura - Cálculo de Estruturas Soldadas

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  • Mdulo: 3.6. Clculo de Estruturas Soldadas com cargas predominantemente Estticas

    Formador: A. Chaves e Sousa Alfragide, 2014-06

    Ps Graduao em Engenharia da Soldadura

  • 2

    Anlise primria de estruturas

    Eurocdigo 3

    Seleco de materiais

    Tipos de perfis

    Tipos de Cordes

    Solicitaes dos Cordes

    Tipos de Cordes

    Clculo dos Cordes de acordo com o Eurocdigo 3

    Temas

  • 3

    Anlise primria de estruturas

  • 4

    Campo de Aplicao do Eurocdigo 3

    Aplica-se ao projecto de edifcios e de obras de engenharia civil em ao.

    Trata apenas dos requisitos de resistncia, utilizao e durabilidade das estruturas.

  • 5

    Termos comuns a todos Eurocdigos

    CONSTRUO - tudo o que construdo ou resulta de construo. Edifcios e obras de engenharia civil.

    EXECUO - a actividade de criar um edifcio ou obra de engenharia, quer fora do estaleiro quer no estaleiro.

    ESTRUTURA - combinao organizada de peas ligadas, concebidas para proporcionarem rigidez (el.

    resistentes)

    TIPO de EDIFCIO ou OBRA de ENGENHARIA - tipo de construo designando a finalidade pretendida ( ed. de

    habitao, ed. Industrial, ponte, etc)

  • 6

    Termos comuns a todos Eurocdigos

    FORMA da ESTRUTURA - tipo estrutural designando a disposio dos elementos estruturais ( viga, estrutura

    triangulada, arco, etc.)

    MATERIAL de CONSTRUO - um material usado em obras ( beto, ao, madeira, alumnio,etc. )

    TIPO de CONSTRUO - indicao do material estrutural principal, por exemplo construo de ao,

    construo de beto armado, etc..

    PROCESSO CONSTRUTIVO - modo como a construo ser executada.

  • 7

    Termos comuns a todos Eurocdigos

  • 8

    Termos especiais usados na parte 1.1 do

    Eurocdigo 3

    Estrutura reticulada: Parte de uma estrutura, englobando um conjunto de elementos

    estruturais directamente ligados, dimensionados para actuarem em conjunto de forma a

    resistirem a cargas. Este termo refere-se tanto a estruturas reticuladas com ns rgidos como

    a estruturas trianguladas. Abrange as estruturas reticuladas planas e as estruturas

    dimensionais.

  • 9

    Eurocdigo 3

    TRELIAS

    So definidas por:

    barras simples, ligadas nos pontos de juno (ns) os ns so assumidos como articulaes todas as foras exteriores so concentradas nos ns nas barras simples s existiro tenses de trao ou compresso

    (tenses de momentos fletores no devero existir). Se existirem

    cargas entre os ns as tenses adicionais devem ser

    calculadas de acordo com a sua posio e as reaes

    distrbuidas pelos ns anexos.

  • 10

  • 11

    Trelias

    TRELIAS

    VANTAGENS DESVANTAGENS

    1) Reduo de material 1) Custos elevados de mo-de-

    obra

    a) custo de material inferior 2) Mais problemas de corroso

    b) peso inferior 3) Em caso de incndio segurana

    inferior

    2) rea exposta ao vento menor

    3) Facilita a instalao de redes de

    abastecimento

    4) Boas para grandes vos

  • 12

    Trelias

  • 13

    Trelias

  • 14

    Trelias

  • Trelias Regras gerais de projecto

    Planear toda a malha com os perfis em trao com o mximo comprimento e os perfis em

    compresso o mais curto possvel.

    Evitar ngulos de interseco 30, entre perfis.

    A escolha do tipo de seco tem influncia nos outros perfis e nos ns.

    As linhas dos perfis devero cruzar-se nos ns e serem congruentes com os eixos do CG da

    seco do perfil.

    15

  • Trelias

    Regras gerais de projecto

    O clculo de estabilidade deve ser verificado

    em todos os perfis com tenses de compresso,

    para evitar a encurvadura ou o bambeamento

    lateral.

    Utilizar perfis com duplo banzo nas ligaes

    com tenses de compresso elevada.

    16

  • Trelias

    Regras gerais de projecto

    Reduzir o nmero de juntas em fbrica e

    estaleiro e tentar desfas-las.

    17

  • Trelias

    Regras gerais de projecto

    Para trelias com vos 20m prever contra-

    flecha a executar no fabrico.

    Para trelias com grandes vos, a forma desta

    dever seguir a linha da curva dos momentos

    (cordas) e curva das tenses de corte

    (diagonais e montantes).

    18

  • Trelias

    Regras gerais de projecto

    Nas trelias com cargas predominantemente

    estticas as tenses secundrias podem ser

    ignoradas desde que se verifiquem as seguintes

    situaes:

    Pequenos gousset

    Barras esbeltas

    Ns sem goussets a melhor soluo, porque o

    ponto fica menos rgido e as tenses

    secundrias so baixas.

    19

  • Trelias

    Regras gerais de projecto

    A altura dos perfis no devero ultrapassar

    1/10 do seu comprimento.

    Em trelias com cargas no predominantemen-

    te estticas as tenses secundrias devem ser

    consideradas no clculo esttico. Os ns

    devero ser desenhados sem ou com baixos

    efeitos concentrador de tenses.

    20

  • Trelias

    Regras gerais de projecto

    21

  • 22

    Termos especiais usados na parte 1.1 do

    Eurocdigo 3

    Sub-estrutura: uma estrutura reticulada que faz parte de uma estrutura maior, mas tratada como estrutura separada numa anlise estrutural.

    Tipo de modelo construtivo: termos usados para distinguir entre estruturas reticuladas que so:

    Semi-contnuas, em que as propriedades estruturais das ligaes tm que ser consideradas explicitamente na anlise global.

    Contnuas, em que s as propriedades estruturais dos elementos tm que ser consideradas explicitamente na anlise global.

    Simples, em que as ligaes no tm de resistir a momentos..

    Anlise global: determinao de uma distribuio consistente de esforos numa estrutura, que esteja em equilbrio com um determinado conjunto de aces sobre a estrutura.

  • 23

    Termos especiais usados na parte 1.1 do

    Eurocdigo 3

    Comprimento do sistema: distncia entre dois pontos contguos em que uma pea esteja contraventada em relao ao deslocamento lateral num dado plano, ou entre um desses pontos e a extremidade da pea .

    Comprimento de encurvadura: comprimento do sistema de uma pea semelhante articulada nas extremidades, que tenha a mesma resistncia encurvadura que a pea dada.

    Projectista: pessoa com as devidas qualificaes e experincia, responsvel pelo projecto estrutural.

  • 24

    Aco: uma fora aplicada estrutura, por aco directa(peso de um motor ou deformao imposta, por aco indirecta (variaes de temperatura). Classificao com a sua variao no tempo: Aces permanentes (G), pesos prprios Aces variveis (Q), sobrecargas, aco do vento,vibraes etc. Aces acidentais (A), choque de veculos, exploses, etc..

    Classificao com a sua variao no espao: Aces fixas, estrutura sensveis variao do peso prprio, gruas, Aces livres, que do origem a diferentes combinaes de aces, sobrecargas mveis, aco do vento.

    Aces

  • 25

    Valores limites de deformaes

    Os valores limites das deformaes das estruturas metlicas no so impostos aleatoriamente mas sim dependentes de

    diversos critrios caractersticos de cada construo, como

    por exemplo a existncia de elevadores ou pontes rolantes.

  • 26

    Valores lim. de deformaes,

    recomendados pelo Eurocdigo 3

    VERTICALMENTE

    Coberturas em geral

    f l / 200, com 2 l / 250

    Pavimentos em geral

    f l / 250, com 2 l / 300

    Pavimentos suportando

    colunas

    f l / 400, com 2 l /

    500

    HORIZONTALMENTE

    Colunas de prtico em

    geral

    l / 300

    Colunas de prticos com

    pontes rolantes

    l / 500

  • 27

    Valores limites de deformaes

    f= 1+2- 0

  • 28

    Materiais

    Aos estruturais, so aqueles normalmente utilizados nas estruturas metlicas.

    Valores de clculo dos aos utilizados

    Mdulo de elasticidade----------------------------E=210000 N/mm2

    Mdulo de toro-----------------------------------G=80769 N/mm2

    Coeficiente de dilatao trmica linear----------=12x10-6/ C

    Massa volmica-------------------------------------=7850 kg/m3

  • 29

    Materiais

  • 30

    Perfis identificao

  • 31

    Perfis

    As estruturas de ao acabam por ser construdas com um conjunto de perfis e chapas ligados entre si,

    normalmente por ligaes aparafusadas e soldadas.

    Apresentam-se a seguir alguns dos perfis mais utilizados no fabrico de estruturas metlicas.

  • 32

    Perfis HEB

  • 33

    Perfis IPE

  • 34

    Perfis UPN

  • 35

    Tubos quadrados

  • 36

    Posio das soldaduras

  • 37

    Preparao das soldaduras

    Para obter uma boa soldadura preciso, por vezes, uma

    preparao dos bordos a ligar.

    Factores que afectam a preparao

    Procedimentos de soldadura

    Posio de soldar Espessura do material

    Penetrao desejada

    Economia da preparao

    Consumo de material de adio

    Qualidade do material a soldar

    Possibilidade de evitar ou atenuar deformaes nas peas

  • 38

    Chanfros p/ Soldadura topo a topo

  • 39

    Chanfros p/ Soldadura topo a topo

  • 40

    Juntas em T ou oblquas

  • 41

    Juntas em T ou oblquas

  • 42

    Dimensionamento

    As soldaduras topo a topo no se calculam. Admite-se que h continuidade de matria.

    A espessura de soldadura deve ser pelo menos igual espessura mais baixa das peas a soldar e o material de

    adio de qualidade igual ou superior ao do material

    base.

  • 43

    Dimensionamento

    a - espessura til ou garganta, distncia mnima da raiz superfcie do cordo

    l - comprimento til do cordo

    n - esforo ponderado aplicado a cada cordo , aplicado a meio deste

    - componente da tenso mdia, perpendicular seco da garganta.

    - componente da tenso mdia, no plano da seco perpendicular ao eixo longitudinal do cordo

    - componente da tenso mdia, no plano da seco paralela ao eixo longitudinal do cordo

  • 44

    Dimensionamento

  • 45

    Dimensionamento CM66

  • 46

    Dimensionamento segundo o Eurocdigo 3

  • 47

    Dimensionamento segundo o Eurocdigo 3

  • 48

    Dimensionamento segundo o Eurocdigo 3

    Cordes laterais

  • 49

    Dimensionamento segundo o Eurocdigo 3

  • 50

    Sntese Conclusiva

    - O REAE e o Eurocdigo3 impe formas de juntas soldadas

    em funo da espessura e do tipo de ligao.

    - Mtodos de clculo para juntas soldadas.

    - Todas as juntas soldadas de igual resistncia no tm

    necessidade de ser soldadas.

  • 51

    Referncias Bibliogrficas:

    1. Eurocdigo 3

    2. Regulamento de Estruturas de Ao para Edifcios

    3. Pronturio Ensidesa