PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr.Francisco Adriano de Araújo A01-01 PLANO DE CURSO Disciplina: PEC1112 - ESTRUTURAS METÁLICAS Número de Créditos: 3 créditos - 45 horas de aula Professor: Dr. Francisco Adriano de Araújo Turma 01: Sala de Aula do PEC: horário 3M123 - 07:00hs às 09:30hs Objetivo: Revisar e ampliar os conhecimentos adquiridos na graduação sobre o cálculo de estruturas metálicas em aço. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-02 Ementa: - Materiais utilizados nas estruturas metálicas e suas propriedades; - Método dos estados-limites pela NBR 8800-2008; - Combinações de ações nos estados-limites últimos e de serviços; - ELS de deslocamentos excessivos; - Classificação das estruturas quanto a deslocabilidade; - Análise estrutural de primeira ordem; - Cálculo das cargas nas estruturas metálicas; - Determinação das forças do vento em galpões; PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-03 Ementa (continuação): -Verificação de esforços resistentes em perfis laminados, soldados e dobrados; Verificação à tração; Verificação à compressão; Verificação à flexão simples; Verificação à flexão composta; - Sistemas de contraventamentos; - Placa de base e chumbador; - Ligações com parafusos; - Ligações com soldas; PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-04 Metodologia de Ensino: As aulas serão teóricas expositivas-dialogadas com apresentação em data show, aplicando as teorias estudadas ao cálculo estrutural de um galpão totalmente metálico e sem ponte rolante, a título de exemplos. É recomendado aos pós-graduandos imprimir e trazer os slides para o acompanhamento das aulas e a realização de eventuais anotações neste material. Recomenda-se imprimir 4 slides por página, frente e verso. Estes trabalhos serão avaliados quanto a conteúdo e prazo. scaneados e entregues eletronica- mente via sigaa-atividade. Francisco Adriano de Araújo A01-05 Procedimentos de Avaliação da Aprendizagem: Não haverá prova. . permanência. um para cada semana de aula. Serão aplicados 17 Trabalhos Individuais. Dr. os quais deverão ser feitos manuscritamente. não uso do celular e atenção) nas aulas por parte dos pós-graduandos. Será avaliada a conduta (assiduidade. pontualidade. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. (conduta inapropriada. ou 1 Trabalho Deficiente) C – Suficiente. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. (excelente conduta e todos os Trabalhos OK! quanto a conteúdo e prazo) B – Bom. ou 2 Trabalhos Deficientes) D – Fraco. . (conduta a desejar. Francisco Adriano de Araújo A01-06 Sendo aplicada a seguinte pontuação final: A – Excelente. (razoável conduta. ou 3 Trabalhos Deficientes) E – Insuficiente ou reprovado por faltas. Padronização. NBR 6123-1988: Forças devidas ao vento em edificações. Francisco Adriano de Araújo A01-07 BIBLIOGRAFIA BÁSICA: 1. NBR 8800-2008: Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto. Dr.* 3. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. NBR 14762-2010: Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio. NBR 6355-2003: Perfis estruturais de aço formados a frio .* 4.* 2.* . W.PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Editora Pearson. 8ed. Estruturas de Aço . . (2009).R.A. CALDAS.R.R.* Rio de Janeiro-RJ. São Paulo-SP. Pfeil. ISBN9788543001128.Dimensionamento prático de acordo com a NBR 8800-2008.L. ISBN9788521616115.(2016).C. 1a ed. & Pfeil M..B.. SILVA. FAKURY. LTC Livros técnicos e científicos editora. 7. Francisco Adriano de Araújo A01-08 5. Dimensionamento de Elementos de Aço e Mistos de Aço e Concreto. Dr.H. Dr. e etc) sendo que a adição ou não de um ou mais destes elementos varia de acordo com a finalidade de utilização deste aço.11%) com elementos residuais do processo de fabricação (silício. fósforo e enxofre) e elementos adicionados com o intuito de melhorar as características físicas e mecânicas do material.1 – Definição de Aço O aço é uma liga de ferro (aproximadamente 98%) e carbono (de 0. . Francisco Adriano de Araújo A01-09 Capítulo 01 . níquel. PEC – Estruturas Metálicas: Prof.Solicitações 1. manganês. cromo.008% até 2. vanádio. os quais são denominados elementos de liga (alumínio. cobre. molibidênio. • Antecipação dos rendimentos. • Redução do tempo de obra. . • Compatibilidade com o concreto armado. Dr. • Reciclagem. Francisco Adriano de Araújo A01-10 1.2 – Vantagens da Utilização das Estruturas Metálicas • Alívio das fundações. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. • Precisão construtiva. • Aumento da área útil. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-11 1. • Falta de tradição na utilização do aço em algumas regiões do Brasil. • Viabilidade somente em elementos lineares. • A mão-de-obra necessária é mais especializada. . Metálicas • A obra pode custar mais cara do que uma similar em concreto armado. • Necessidade de proteção contra incêndio. Dr. • Pouco enfoque nos cursos de graduação no Brasil. • Em algumas regiões pode ser difícil conseguir determinados tipos de aços e perfis metálicos.3 – Desvantagens da Utilização das Estr. Ex. obtidos pela operação de laminação a quente em indústrias siderúrgicas.: Fabricantes: Gerdau Açominas e a ArcelorMittal (Antiga Belgo Mineira) . Francisco Adriano de Araújo A01-12 1. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr.4 – Materiais Estruturais De acordo com o processo de fabricação existem três grandes grupos de perfis metálicos em aço: a) Perfis laminados. obtidos pela dobragem de chapas finas em máquinas dobradeiras ou perfiladeiras: Ex. Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-13 b) Perfis soldados.: .: c) Perfis dobrados. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. obtidos pela soldagem de tiras de chapas. Ex. Ex. Francisco Adriano de Araújo A01-14 A norma brasileira NBR 8800-2008 trata do dimensionamento de estruturas metálicas em aço constituídas por perfis laminados ou soldados. Dr.: . PEC – Estruturas Metálicas: Prof.: A norma brasileira NBR 14762-2010 trata do dimensionamento de estruturas metálicas em aço constituídas por perfis formados a frio (chapa dobrada). Ex. 850𝑘𝑔/𝑚3 . item 4.000𝑀𝑃𝑎 𝜈 = 0. Dr.5.3 𝜚 = 7.13 𝐸 = 200.000𝑀𝑃𝑎 𝐺 = 77.2. Francisco Adriano de Araújo A01-15 Aços considerados neste curso: NBR 8800-2008.9 pág. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-16 1. Dr.5 – Estrutura Metálica Foco deste Curso Galpão metálico (sem ponte rolante): Depósito Local: Natal-RN . Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-17 Esqueleto metálico do galpão deste curso. Modulação: 8m x 24m .PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-18 Nomenclatura e exemplos de perfis e chapas Pórtico e estruturas secundárias da cobertura . PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-19 Nomenclatura e exemplos de perfis e chapas Estruturas secundárias do fechamento . Francisco Adriano de Araújo A01-20 Nomenclatura e exemplos de perfis e chapas Contravento global . Dr. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-21 Exemplos de galpões metálicos: . PEC – Estruturas Metálicas: Prof. . Dr.V. L. Francisco Adriano de Araújo A01-22 Exemplos de galpões metálicos: OBS. (2017) Mestrado PEC/UFRN.: Para galpão metálico com ponte rolante ver SENA. T. Para a utilização da NBR 8800-2008 devem ser verificados: Estados-Limites Últimos . Dr.ELU. seja no aspecto estrutural e/ou no aspecto funcional. Estados-Limites de Serviço . Francisco Adriano de Araújo A01-23 1.6.6 – Estados-Limites NBR 8800-2008. PEC – Estruturas Metálicas: Prof.2 pag. . item 4.ELS.14 Estados-limites são situações em que a estrutura deixa de atender as finalidades para a qual ela foi projetada. V. L. d) Flambagem. c) Ruptura de uma ligação ou seção. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. ELS em estruturas metálicas a) Deslocamentos excessivos: 𝑢𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑢𝑙𝑖𝑚 𝑓𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑓𝑙𝑖𝑚 b) Vibrações excessivas: 𝜆𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝜆𝑙𝑖𝑚 c) Fadiga: ∆𝜎 ≤ 𝜎𝑙𝑖𝑚 ver: SENA. T. Francisco Adriano de Araújo A01-24 ELU em estruturas metálicas: a) Perda de equilíbrio como corpo rígido. (2017) . Dr. b) Plastificação total de um elemento ou seção. 15 Os carregamentos que atuam na estrutura. isolamento térmico. Dr. são clas- sificados quanto a sua variação no tempo em: a) Ações Permanentes: ocorrem com valores pratica- mente constantes durante toda a vida útil da constru- ção. sobrecargas de cober- turas (sobrecarga acidental).7 pag. cargas de equipamentos e instalações (sobrecarga de utilidades) e etc.: peso próprio da estrutura metálica. Francisco Adriano de Araújo A01-25 1.7 – Ações ou Carregamentos NBR 8800-2008. b) Ações Variáveis: podem variar ao longo da vida útil da construção. Ex. item 4. Ex. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. . forro e etc.: vento. peso das telhas. estimados no pré-dimensionamento e confirmados no dimen- sionamento. travessas. incêndios e etc. choques de veículos. Dr. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. pilares e etc. sem ponte rolante. Ex.: explosões. são considerados apenas quatro tipos de carregamentos básicos: . terças.Peso próprio da estrutura metálica no instante em que esta estrutura está sendo calculada. . tesouras. Francisco Adriano de Araújo A01-26 c) Ações Excepcionais: têm duração extremamente curta e probabilidade muito baixa de ocorrência. Para o cálculo estrutural de um galpão metálico simples. ex. isolamento térmico.Carga permanente. ex: peso de telhas.Sobrecarga acidental mínima de 0. esprinkler. ventiladores e etc.Força do vento.5. .25kN/m2 na cobertura somada com a sobrecarga das utilidades. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-27 . . NBR 8800-2008 item B. caso estas sejam superiores a 0. estrutura secundária e contraventos descarregando em outras estruturas. tais como bandejamento elétrico. calculada c/ a NBR 6123-1988.1 pág.05kN/m2. forros e etc (obtidos em catálogos). .112. Dr. Dr.111 a sobrecarga deve ser considerada aplicada a apenas uma parte da estrutura se o efeito produzido for mais desfavorável que aquele resultante da aplicação da ação sobre toda a estrutura. PEC – Estruturas Metálicas: Prof.3 pág. . Francisco Adriano de Araújo A01-28 De acordo com a NBR 8800-2008 item B. 0kN alem da carga permanente.2. Dr. . Francisco Adriano de Araújo A01-29 De acordo com o item 2. PEC – Estruturas Metálicas: Prof.4 da NBR 6120-1980 as terças devem ser projetadas para suportar na posição mais desfavorável uma sobrecarga concentrada de 1.1. as quais são aquelas que decorrem do uso previsto para a edificação.7.7.19 Para o cálculo dos esforços de projeto os carrega- mentos que podem atuar numa estrutura são considera- dos agindo simultaneamente de forma a produzirem os efeitos mais desfavoráveis à segurança desta estrutura. item 4. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Neste curso serão consideradas apenas as Combina- ções Últimas Normais.1 pag. Dá-se o nome de combinações de carregamento a forma como os carregamentos são considerados agindo simultaneamente na estrutura.2.8 – Combinações Últimas Normais NBR 8800-2008. . Francisco Adriano de Araújo A01-30 1. Dr. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. com seus valores reduzidos de combinação devidamente ponderados. onde: .Carregamento total combinado para o dimensiona- mento da estrutura. Dr. com seus valores característicos ponderados e as demais ações variáveis. consideradas secundárias. Francisco Adriano de Araújo A01-31 Para cada combinação última normal devem estar incluídas as ações permanentes e a ação variável princi- pal. . Francisco Adriano de Araújo A01-32 onde: .18. NBR8800-2008 tabela 1 pág.18.Valor característico da ação variável principal.Coeficiente de ponderação da ação variável principal. .Coeficiente de ponderação do i-ésimo carregamen- to permanente.Valor característico do i-ésimo carregamento permanente. . NBR8800-2008 tabela 1 pág.Número total de carregamentos permanentes. . . . Dr. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Valor característico da j-ésima ação variável secundária. . NBR8800-2008 tabela 2 pág.Número total de ações variáveis. . . Dr. NBR8800-2008 tabela 1 pág.19. .Fator de combinação da j-ésima ação variável secundária.18.Coeficiente de ponderação da j-ésima ação variá- vel secundária. Francisco Adriano de Araújo A01-33 onde: . PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr.PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-34 (pág.18) . Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-35 .PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-36 No caso de galpões metálicos sem ponte rolante se consideram as seguintes combinações últimas normais: . PEC – Estruturas Metálicas: Prof. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-37 1. Frequentes – avaliam os deslocamentos reversíveis na estrutura (sem dano permanente).9 – Combinações para ELS NBR 8800-2008 item 4.7. Dr. Raras – avaliam os deslocamentos irreversíveis na estrutura (com dano permanente).7. .3 pág.21 As combinações de serviço são classificadas de acordo com sua frequência de atuação na estrutura em: Quase permanentes – avaliam os deslocamentos para efeitos de longa duração e aparência da construção (funcionamento adequado). Dr. quase permanentes. .Fator de redução das ações var. Francisco Adriano de Araújo A01-38 Combinações Quase Permanentes de Serviço . PEC – Estruturas Metálicas: Prof. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-39 No caso de galpões metálicos a Combinação Quase Permanente 𝑪𝟏𝒔 é utilizada para a verifica- ção do deslocamento resultante máximo em vigas e tesouras de coberturas em geral. . Dr. exceto para o caso de cobertura com inclinação inferior a 5% e no caso da existência de forros frágeis (onde são utilizadas outras combinações de serviço). (pág.19) . PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-40 Combinações Freqüentes de Serviço . Dr.Fator de redução da ação variável frequente. Dr. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-41 No caso de galpões metálicos a Combinação Frequente 𝑪𝟐𝒔 é utilizada para a verificação do deslocamento resultante em vigas e em tesouras de cobertura para telhados com inclinação inferior a 5% e tem o objetivo de evitar empoçamento d’água. . Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-42 Combinações Raras de Serviço Para galpões metálicos a combinação rara de serviço 𝑪𝟑𝒔 é utilizada para a verificação do deslocamento resultante máximo tanto em terças de cobertura quanto em vigas ou tesouras de cobertura com forros frágeis: . PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-43 No caso da utilização de coberturas que suportam forros frágeis além da combinação rara 𝑪𝟑𝒔 também se considera a combinação rara 𝑪𝟒𝒔 para a verificação do deslocamento resultante máximo em vigas ou tesouras desta cobertura: . PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-44 A combinação rara de serviço 𝑪𝟓𝒔 é utilizada para a verificação do deslocamento vertical máximo da travessa de fechamento (entre os tirantes): A combinação rara de serviço 𝑪𝟔𝒔 é utilizada para a verificação do deslocamento horizontal máximo das travessas de fechamento. das colunas de vento e pilares do galpão. assim como o deslocamento máxi- mo das terças na direção perpendicular a cobertura: . 𝐶3𝑠 .10 – ELS de Deslocamentos Excessivos Critério de verificação do ELS de deslocamento excessivo: 𝑢𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑢𝑙𝑖𝑚 onde: 𝑢𝑚𝑎𝑥 . 𝐶2𝑠 . . 𝑢𝑙𝑖𝑚 .117.Deslocamento máximo obtido para a estrutura carregada com as combinações de serviço aplicáveis (𝐶1𝑠 . NBR8800-2008 tabela C. 𝐶5𝑠 e 𝐶6𝑠 ). Dr.1 pág.Deslocamento limite (admissível). 𝐶4𝑠 . PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-45 1. 117 Para vigas bi-apoiadas L é o vão teórico entre apoios e para vigas em balanço L é o dobro do vão teórico.1 pág. Sendo H a altura total do pilar ou da coluna de vento. OBS.: A norma permite contraflecha . PEC – Estruturas Metálicas: Prof. . Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-46 NBR 8800-2008 Tabela C. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-47 Limites de deslocamento para galpão metálico 𝒖𝒎𝒂𝒙 ≤ 𝒖𝒍𝒊𝒎 . Dr. Dr. Francisco Adriano de Araújo A01-48 NBR-8800-2008: Galpão Metálico Simples 𝜆𝑡 ≤ 300 .PEC – Estruturas Metálicas: Prof. 𝜆𝑐 ≤ 200 . Dr. PEC – Estruturas Metálicas: Prof. Francisco Adriano de Araújo A01-49 Trabalho 01: Data de Entrega até: 14/08 (segunda-feira) Via Sigaa Atividade OBS.: Atenção para a regra 7 do trabalho .