Dimensionamento de treli
paulo_jos_jos
paulo_jos_jos24 de Julho de 2015

Dimensionamento de treli

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UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

CESAR OLAVO BEZERRA BARBOSA

ROBSON ERASMO VIEIRA DA CUNHA

DIMENSIONAMENTO DE TRELIÇAS METÁLICAS USUAIS PADRONIZADAS, COM AUXÍLIO DE UMA FERRAMENTA COMPUTACIONAL E CÁLCULOS

MANUAIS

BELÉM – PA

2013

CESAR OLAVO BEZERRA BARBOSA

ROBSON ERASMO VIEIRA DA CUNHA

DIMENSIONAMENTO DE TRELIÇAS METÁLICAS USUAIS PADRONIZADAS, COM AUXÍLIO DE UMA FERRAMENTA COMPUTACIONAL E CÁLCULOS

MANUAIS.

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil, do Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade da Amazônia como requisito para a obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Me. Antônio Massoud Salame.

BELÉM – PA

2013

CESAR OLAVO BEZERRA BARBOSA

ROBSON ERASMO VIEIRA DA CUNHA

DIMENSIONAMENTO DE TRELIÇAS METÁLICAS USUAIS PADRONIZADAS, COM AUXÍLIO DE UMA FERRAMENTA COMPUTACIONAL E CÁLCULOS

MANUAIS

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil, do Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade da Amazônia como requisito para a obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Me. Antônio Massoud Salame.

Banca Examinadora:

Data da Aprovação: 9/12/2013.

____________________________________

Prof. Me Antônio Massoud Salame

Orientador

____________________________________

Prof. Dr. Selênio Feio da Silva

_____________________________________

Prof. Me. Evaristo C. R. dos Santos Junior

BELÉM – PA

2013

Dedicamos este trabalho as nossas

famílias, em especial aos nossos pais,

pelo apoio e o amor incondicional a nós

concebido.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos a conclusão deste trabalho ao nosso Orientador Prof. Me. Antonio

Salame Massoud, pelo incentivo, colaboração e apoio, desde o surgimento da ideia.

“A tarefa não é tanto ver aquilo que ninguém

viu, mas pensar o que ninguém ainda pensou

sobre aquilo que todo mundo vê.”

Arthur Schopenhauer

RESUMO

Treliças metálicas planas são largamente utilizadas em estruturas para coberturas

de galpões industriais, aliando leveza e resistência. Visando a elaboração de pré-

projetos com mais praticidade e velocidade, que propiciem a obtenção de estruturas

com uma melhor relação custo-benefício. Foram efetuados estudos de casos

simulando as condições mais usuais no emprego desses tipos de estruturas de

cobertura. Partindo de dois modelos de treliçamento, o tipo Howe e o Atirantado de

duas Aguas. Os elementos foram dimensionados obedecendo as condições das

normas: NBR 8800 e NBR 6123, utilizando perfis dobrados em forma de dupla

cantoneiras e perfis “C”. Quanto aos resultados, o processo de verificação e

identificação de modelos padrões e economicamente usuais foi efetivo, os

resultados obtidos pela ferramenta computacional foram validados com êxito pelos

cálculos manuais, dessa forma foram estabelecidos o consumo de aço por metro

linear e metro quadrado de cada modelo analisados, provando a hipótese de tornar

possível mais eficácia, e agilidade nas etapas de anteprojeto e orçamentária em

virtude desse embasamento de dados.

Palavras-chave: Treliça Metálica. Cobertura para Galpão Industrial. Dimensionamento de Treliça.

ABSTRACT

Flat metal trusses are widely used for roofing structures for industrial buildings,

combining lightness and strength. Aiming at the development of pre-projects with

more convenience and speed, which enable the obtaining structures with a more

cost-effective. Case studies were conducted by simulating the conditions in the more

usual use of this type of roofing structure. Starting from two models trusses the type

Howe and cable-stayed two waters. The elements were scaled obeying the

conditions of the rules: NBR 8800 and NBR 6123, using profiles folded into a double

angle and profiles "C". As for the results, the process of verification and identification

of patterns and economically useful models was effective, the results obtained by

computational tool has been validated successfully by manual calculations, thus the

consumption of steel per linear foot and square meter of each model were

established analyzed, proving the hypothesis can become more effective, and agility

in steps and draft budget because this foundation data.

Keywords: Lattice Metallic. Industrial Shed Coverage. Scaling Truss.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Mapa de isopletas do Brasil – Velocidade básica Vo (m/s). 27

Figura 2 - Interface do Software Avwin. 32

Figura 3 - Resistência à corrosão de um aço patinável (ASTM A242) e de um aço comum (ASTM A36) expostos às atmosferas industrial (Cubatão, S.P.) 35

Figura 4 - Treliça tipo Howe Tradicional. 40

Figura 5: Treliça tipo Pratt. 40

Figura 6 - Treliça de Banzos Paralelos sem Tirantes. 40

Figura 7 - Treliça Tipo Howe de duas Aguas. 40

Figura 8 - Treliça de Arco circular 40

Figura 9 - Treliça de duas Aguas Atirantada. 41

Figura 10 - Telha Metálica. 41

Figura 11 - Telha de fibrocimento ondulada. 43

Figura 12 - Modelo de treliça tipo Howe 44

Figura 13 - Modelo de treliça Atirantada de duas Aguas 44

Figura 14 - Vista 3D da disposição dos Perfis nas treliças Atirantadas. 45

Figura 15 - Vista 3D da disposição dos Perfis nas Treliças Tipo Howe. 45

Figura 16 - Detalhes da treliça tipo Howe - Vão de 10 metros. 48

Figura 17 - Nomenclatura das barras no modelo Howe de 10 metros 48

Figura 18 - Somatória de momentos no ponto A. 51

Figura 19 - Esquema de esforços nos nós. 53

Figura 20 - Esquema de esforços nos nós. 55

Figura 21 - Detalhes da treliça tipo Atirantada - Vão de 10 metros. 57

Figura 22 - Nomenclatura das barras no modelo Atirantado de 10 metros 57

Figura 23 - Somatória de momentos no ponto A. 60

Figura 24 - Esquema de esforços nos nós. 61

Figura 25 - Esquema de esforços nos nós 63

Figura 26 - Detalhes da treliça tipo Howe - Vão de 15 metros. 65

Figura 27 - Nomenclatura das barras no modelo Howe de 15 metros 65

Figura 28 - Detalhes da treliça tipo Atirantado - Vão de 15 metros. 67

Figura 29 - Nomenclatura das barras no modelo Atirantada de 15 metros. 68

Figura 30 - Detalhes da treliça tipo Howe- Vão de 20 metros 71

Figura 31 - Nomenclatura das barras no modelo Howe de 20 metros 71

Figura 32 - Detalhes da treliça tipo Atirantada - Vão de 20 metros 73

Figura 33 - Nomenclatura das barras no modelo Atirantado de 20 metros 74

Figura 34 - Detalhes da treliça tipo Howe - Vão de 25 metros. 77

Figura 35 - Nomenclatura das barras no modelo Howe de 25 metros 77

Figura 36 - Detalhes da treliça tipo Atirantada - Vão de 25 metros 80

Figura 37 - Nomenclatura das barras no modelo Atirantada de 25 metros 80

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Aços de uso frequente especificados pela ASTM para uso estrutural.

18

Tabela 2 - Resistência à tração do metal da solda. 19 Tabela 3 - Valores dos coeficientes de ponderação das resistências ᵞm. 21 Tabela 4 - Valores dos coeficientes de ponderação das ações 25 Tabela 5 - Definição de categorias para determinação do coeficiente S2. 28 Tabela 6 - Definição de classes de edificação para determinação de S2. 29 Tabela 7 - Parâmetros meteorológicos b, Fr e p. 29 Tabela 8 - Valores mínimos para o coeficiente S3. 30 Tabela 9 - Limite de Escoamento Mínimo Aço 34 Tabela 10 - Comparativo de composição química e propriedades mecânicas

de aços. 37 Tabela 11 - Catálogo de Perfis tipo “C” dobrado. 38 Tabela 12 - Catálogo de Perfis Dobrados Tipo Cantoneiras Abas Iguais. 38 Tabela 13 - Tipos de revestimentos a base de zinco. 42 Tabela 14 - Cargas permanentes e sobrecarga adotadas. 46 Tabela 15 - Parâmetros adotados para cálculo do efeito da carga acidental

na cobertura dos galpões estudados. 46 Tabela 16 - Cálculo da carga acidental imposta na cobertura. 47 Tabela 17 - Características Técnicas das Telhas Metálicas e

Fibrocimentíceas. 47 Tabela 18 - Esforços axiais de tração, e compressão nas barras da treliça

tipo Howe 10m. 49 Tabela 19 - Quadro de perfis adotados pelo software. 50 Tabela 20 - Quadro Quantitativo de Consumo de Materiais: Howe 10m. 50 Tabela 21 - Quadro de esforços axiais de tração (+) e compressão (-) nas

barras do modelo Atirantado de 10 m. 58 Tabela 22 - Quadro de perfis adotados pelo software. 59 Tabela 23 - Quadro de Quantitativos de materiais: Atirantada 15m. 59 Tabela 24 - Quadro de esforços axiais de tração (+) e compressão (-) nas

barras do modelo Howe de 15 m. 66 Tabela 25 - Quadro de perfis adotados pelo software 66 Tabela 26 - Tabela 26 - Quadro de Quantitativos de materiais: Atirantada

15m. 67

Tabela 27 - Quadro de esforços axiais de tração (+) e compressão (-) nas barras do modelo Atirantada de 15 m. 68

Tabela 28 - Quadro de perfis adotados pelo software. 70 Tabela 29 - Quadro de Quantitativos de materiais: Atirantada 15m. 70 Tabela 30 - Quadro de esforços axiais de tração (+) e compressão (-) nas

barras do modelo Howe de 20 m. 71 Tabela 31 - Quadro de perfis adotados pelo software. 72 Tabela 32 - Quadro de Quantitativos de materiais: Howe 20 m. 73 Tabela 33 - Quadro de esforços axiais de tração (+) e compressão (-) nas

barras do modelo Atirantado de 20 m. 74 Tabela 34 - Quadro de perfis adotados pelo software 76 Tabela 35 - Quadro de Quantitativos de materiais: Atirantada 20 m. 76 Tabela 36 - Quadro de esforços axiais de tração (+) e compressão (-) nas

barras do modelo Howe de 25 m. 78 Tabela 37 - Quadro de perfis adotados pelo software 79

Tabela 38 - Quadro de Quantitativos de materiais: Howe 25 m. 79 Tabela 39 - Quadro de esforços axiais de tração (+) e compressão (-) nas

barras do modelo Atirantado de 25 m. 80 Tabela 40 - Quadro de perfis adotados pelo software. 82 Tabela 41- Quadro de Quantitativos de materiais: Atirantada 25 m. 82 Tabela 42 - Consumo de Aço por m² de cobertura (Terças e Treliças). 85 Tabela 43 - Quadro de perfis adotados para os modelos analisados do tipo

Howe, discriminando as cargas atuantes, admissíveis e o percentual de utilização das barras. 86

Tabela 44 - Quadro de perfis adotados para os modelos analisados do tipo Atirantada, discriminando as cargas atuantes, admissíveis e o percentual de utilização das barras. 87

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 13 1.1 PROBLEMÁTICA 13 1.2 OBJETIVOS 14 1.2.1 Objetivo geral 14 1.2.2 Objetivo específico 14 1.3 JUSTIFICATIVA 14 1.4 HIPÓTESE 15 1.5 METODOLOGIA EMPREGADA 15 1.5.1 Modelo do Estudo 15 1.5.2 Objeto de Estudo 16 1.5.3 Local 16 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 17 2.1 ABNT NBR 8800:2008 - PROJETO DE ESTRUTURAS DE AÇO E

DE ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO DE EDIFÍCIOS 17 2.1.1 Materiais 18 2.1.2 Eletrodos, arames e fluxos para soldagem 18

2.1.3 Barras prismáticas submetidas à força axial de tração 19 2.1.3.1 Força axial resistente de cálculo a tração 20 2.1.3.2 Limitação do índice de esbeltez para barras tracionadas 21 2.1.4 Barras prismáticas submetidas à força axial de compressão 21 2.1.4.1 Força axial resistente de cálculo à compressão 22 2.1.4.2 Fator de redução X 22 2.1.4.3 Limitação do índice de esbeltez para barras comprimidas 23 2.1.5 Segurança e estados-limites 23 2.1.5.1 Condições usuais relativas aos estados-limites 24 2.1.5.2 Ações 24 2.1.5.3 Coeficiente de ponderação das Ações 24 2.1.5.4 Coeficiente de ponderação das ações no estado-limite último (ELU)

e estado-limite de serviço (ELS). 25 2.2 ABNT NBR 6123:1988 - FORÇAS DEVIDAS AO VENTO EM

EDIFICAÇÕES 25 2.2.1 Determinação da pressão dinâmica ou de obstrução 27 2.2.2 Determinação das forças estáticas devido ao vento 30 2.3 SOFTWARE AVWIN 31 2.4 AÇOS ESTRUTURAIS 32 2.4.1 Catálogo de perfis “C”, e cantoneiras de abas iguais Gerdau 37 2.4.1.1 Especificações técnicas do perfil “C” dobrado 38 2.4.1.2 Especificações técnicas da Cantoneira de Abas Iguais Dobrada 38 2.5 TRELIÇAS PLANAS 39 2.6 TELHAS METÁLICAS TRAPEZOIDAL E/OU ONDULADA DE

FIBROCIMENTO 41 3 ESTUDO DE CASO 44 3.1 DEFINIÇÃO DOS MODELOS TIPOLÓGICOS DAS TRELIÇAS 44 3.2 DEFINIÇÃO DO MATERIAL 44 3.3 DEFINIÇÃO DAS CARGAS PERMANENTES E SOBRECARGAS 46 3.4 DEFINIÇÃO DA CARGA ACIDENTAL – AÇÃO DO VENTO 34 3.5 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DAS TELHAS 47 3.6 VÃO DE 10 METROS 47 3.6.1 Treliça tipo Howe: 10 metros 48 3.6.2 Validação manual de cálculo pelos métodos de Ritter e dos nós 51 3.6.3 Treliça de duas aguas Atirantada: 10 metros 57 3.6.4 Validação Manual de cálculo pelos métodos de Ritter e do nós 59 3.7 VÃO DE 15 METROS 65 3.7.1 Treliça tipo Howe: 15 metros 65 3.7.2 Treliça de duas aguas Atirantada 67 3.8 VÃO DE 20 METROS 70 3.8.1 Treliça tipo Howe 70 3.8.2 Treliça de duas aguas Atirantada 73 3.9 VÃO DE 25 METROS 76 3.9.1 Treliça tipo Howe 76 3.9.2 Treliça de duas aguas Atirantada 79 4 ANÁLISE DOS RESULTADOS 83 4.1 ANÁLISE COMPARATIVA DO CONSUMO DE AÇO ENTRE OS

MODELOS HOWE E ATIRANTADA 83 4.2 CONSUMO DE AÇO POR METRO LINEAR DE TRELIÇA DOS

MODELOS ESTUDADOS 83

4.3 CONSUMO DE AÇO POR METRO QUADRADO DOS MODELOS DE TRELIÇA ANALISADOS

84

4.4 ANÁLISE DOS PERFIS ADOTADOS 85 5 CONCLUSÃO 88

REFERÊNCIAS 90

15

1 INTRODUÇÃO

Treliças são estruturas constituídas, basicamente, por barras retas unidas

apenas pelas extremidades, através de nós articulados. Como os esforços são

aplicados apenas nesses nós, somente esforços axiais de tração e compressão

atuam nas barras. Na prática, os nós raramente são rotulados, sendo as barras

conectadas através de rebites, parafusos ou soldas. Entretanto, essa simplificação

pode ser feita, pois a esbeltes das barras impede que haja transferência de binários

significantes.

Segundo Pereira (2007), nos dias atuais é muito comum utilizar estruturas

treliçadas em projetos de grandes construções. Estas estruturas são bastante

utilizadas em situações onde deseja-se obter uma estrutura leve, mas com elevada

resistência.

Em diversas situações práticas da aplicação de treliças metálicas em

coberturas, o projetista vai se deparar com inúmeras possibilidades de modelos,

com diferentes variações de disposições dos perfis. Em virtude da busca pela

melhor relação custo benefício, e por uma maior velocidade e praticidade na

execução do processo de orçar o projeto, caracteriza-se a justificativa do

desenvolvimento desse trabalho.

Vislumbrou-se definir através de métodos de otimização topológica com o

auxílio de um software computacional, configurações tipológicas de treliças

metálicas padronizadas e pré-dimensionadas para diversos tamanhos de vãos

usuais. Fazendo em conjunto a isso, a discriminação dos perfis a serem utilizados

obedecendo a NBR 8800: 2008.

1.1 PROBLEMÁTICA

A dificuldade de extração e fornecimento da madeira devido a restrições

ecológicas atuais acarretou em uma elevação do custo dessa matéria prima,

inviabilizando sua utilização em diversos setores de sua cadeia consumidora, entre

eles a construção civil, que se viu prejudicada com a alta nos preços e a dificuldade

de obtenção do produto. Esse fato aliado a um aumento crescente da demanda de

construção imobiliária e investimentos diversos em infraestrutura no país, fez com

que a engenharia buscasse prementes soluções para substituição da madeira em

varias situações.

16

Em meio a esse cenário a utilização do aço vem ganhando cada vez mais

espaço no mercado, a fim de tornar viáveis preços mais competitivos e garantir uma

seguridade quanto a fornecimento de matéria prima, visto que segundo a Federação

da Indústria do Estado do Pará (FIEPA, 2013) o estado do Pará é o segundo maior

extrator de minério de ferro do Brasil, e também é o que possui a maior reserva

desse minério no mundo.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo geral

O objetivo da elaboração desse trabalho foi definir, com o auxilio de um

software computacional, e uma comprovação manual de cálculo, configurações de

treliças metálicas já pré-dimensionadas para estruturas de cobertura de galpões

industriais, com o proposito de agregar agilidade nas etapas iniciais do processo

orçamentário, utilizando comprimentos de vãos mais usuais. Em conjunto a isso,

fazer a discriminação dos perfis a serem utilizados obedecendo a NBR 8800: 2008.

1.2.2 Objetivo específico

Serão definidos dois modelos geométricos usuais de treliça, os tipos: Howe e

de duas águas com tirante. Para os mesmo, serão calculados quatro diferentes

tamanhos de vãos ( 10 metros, 15 metros, 20 metros e 25 metros ), obedecendo as

normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), e buscando sempre a

utilização de perfis em diâmetros comerciais.

1.3 JUSTIFICATIVA

Para uma mesma situação de vão e carregamento, há inúmeras formas de se

dispor as barras na treliça de forma eficaz e segura, e o engenheiro projetista o fará

baseado em sua habilidade, experiência e intuição. Contudo, esse processo nem

sempre é o mais satisfatório com relação à economia. Visto que o mercado da

engenharia é de extrema competitividade e, para um profissional obter vantagem no

mercado, é necessário que seus projetos cumpram os requisitos de desempenho e

segurança com um custo menor que os concorrentes. É nessa busca por uma maior

17

eficiência, que se justifica o desenvolvimento desse trabalho, que consiste no

vislumbramento de poder oferecer mais rapidez nas tomadas de decisões, na

escolha do tipo da cobertura, conseguindo obter uma noção primária de custo do

serviço, acarretando num aumento da praticidade nas etapas do processo de orçar e

pré-projetar uma obra, onde se faça presente à necessidade da utilização de

treliçamento metálico para cobertura de galpões industriais.

É valido ressaltar, que esse pré-projeto não substitui o cálculo especifico de

cada projeto de cobertura, e que não é a intenção desse trabalho desenvolver um

kit pronto” para todas as situações de galpões, apenas tem a finalidade de auxiliar o

projetista nas etapas acima citadas.

1.4 HIPÓTESE

Este trabalho visa provar que é possível identificar soluções de treliças

metálicas padrões para galpões industriais mais usuais, a fim de contribuir para

eficiência econômica e a velocidade do processo.

1.5 METODOLOGIA EMPREGADA

Este Trabalho de conclusão de curso foi desenvolvido baseado em pesquisas

em livros técnicos, artigos periódicos, trabalhos de conclusão de curso, sites de

engenharia, e catálogos de empresas especializadas.

1.5.1 Modelo do Estudo

A realização deste trabalho se dará por meio de um levantamento de dados

globais que norteiam o dimensionamento de estruturas metálicas como um todo,

desde características do aço até carregamento de vento. Esse material será

aplicado em conjunto no processo de modelagem das treliças, com o objetivo de

estabelecer uma proposta de modelo padronizada sugerida através do comparativo

dos modelos estudados.

1.5.2 Objeto de Estudo

Esta pesquisa tem como objeto principal de estudo as treliças planas

metálicas.

18

1.5.3 Local

A pesquisa e os cálculos de dimensionamento foram realizados em Belém,

Capital do estado do Pará, no período de Fevereiro à Novembro de 2013.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1ABNT NBR 8800:2008 - PROJETO DE ESTRUTURAS DE AÇO E DE ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO DE EDIFÍCIOS

19

A ABNT NBR 8800 foi elaborada no Comitê Brasileiro da Construção Civil

(ABNT/CB-02), pela Comissão de Estudo de Estruturas de Aço (CE-02:125.03). O

seu 1º Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital nº 07, de 13.07.2007 a

10.09.2007, com o número de Projeto ABNT NBR 8800. O seu 2º Projeto circulou

em Consulta Nacional conforme Edital nº 03, de 13.03.2008 a 12.05.2008, com o

número de 2º Projeto ABNT NBR 8800.

A NBR 8800:2008 usa o método dos estados limites e estabelece os

requisitos básicos que devem ser obedecidos no projeto, quanto à temperatura

ambiente de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios,

nas quais as ligações sejam executadas com parafusos ou soldas, onde os perfis de

aço sejam laminados ou soldados, ou de seção tubular (circular ou retangular) com

ou sem costura.

Essa norma foi criada com o objetivo de corrigir uma evidente distorção entre

as normas NBR 8800:1986, que tratava de estruturas de aço e de vigas mistas à

temperatura ambiente, e a NBR 14323:1999, feita para estruturas de aço e mistas

em situação de incêndio, que possui também prescrições para pilares mistos e lajes

mistas à temperatura ambiente. A NBR 8800:2008 corrige o problema, abordando o

dimensionamento de todos os elementos estruturais mistos à temperatura ambiente

(vigas, pilares e lajes) e, ainda, acrescentando as ligações mistas não abordadas

anteriormente.

A NBR 8800:2008 é uma norma aberta, não restritiva, permitindo que os

projetistas usem os seus melhores conhecimentos técnicos para que as estruturas

de aço e mistas tenham todas as suas potencialidades exploradas. Entretanto, há

uma autorização explicita para que, nas situações não cobertas pela norma, o

projetista empregue um procedimento aceito pela comunidade técnico-científica,

acompanhado de estudos para manter o nível de segurança previsto pela mesma, e

mesmo nas situações cobertas de maneira simplificada, o projetista pode usar um

procedimento mais preciso e detalhado, desde que acompanhado por uma pesquisa

fundamentada e aceita pela comunidade profissional.

2.1.1 Materiais

Segundo a norma brasileira de estrutura metálica e mista em aço e concreto

NBR 8800:2008, os aços aprovados para utilização são aqueles que possam

assegurar resistência ao escoamento máxima de 450 MPa, e relação entre

resistência à ruptura ( fu ) e ao escoamento (fy ) não inferior a 1,18, conforme Tab. 1.

20

Tabela 1 - Aços de uso frequente especificados pela ASTM para uso estrutural.

Fonte: ABNT NBR 8800:2008.

2.1.2 Eletrodos, arames e fluxos para soldagem

A ABNT NBR 8800:2008, determina que os eletrodos, arames e fluxos para

soldagem tenham que obedecer às seguintes especificações:

a) Para eletrodos de aço doce, revestidos, para soldagem por arco elétrico:

AWS A5.1;

b) Para eletrodos de aço de baixa liga, revestidos, para soldagem por arco

elétrico: AWS A5.5;

c) Para eletrodos nus de aço doce e fluxo, para soldagem por arco

submerso: AWS A5.17;

d) Para eletrodos de aço doce, para soldagem por arco elétrico com

proteção gasosa : AWS A5.18;

21

e) Para eletrodos de aço doce, para soldagem por arco com fluxo no

núcleo: AWS A5.20;

f) Para eletrodos nus de aço de baixa liga e fluxo, para soldagem por arco

submerso: AWS A5.23;

g) Para eletrodos de baixa liga, para soldagem por arco elétrico com

proteção gasosa: AWS A5.28;

h) Para eletrodos de baixa liga, para soldagem por arco com fluxo no

núcleo: AWS A5.29.

A norma também especifica os metais de soldas quanto a sua resistência

mínima a tração ( fw ), conforme Tab. 2.

Tabela 2 - Resistência à tração do metal da solda.

Fonte: ABNT NBR 8800:2008.

2.1.3 Barras prismáticas submetidas à força axial de tração

De acordo com a ABNT NBR 8800:2008, as barras prismáticas submetidas à

forças axiais de tração, incluindo barras ligadas por pinos e barras redondas com

extremidades rosqueadas, terão que atender em seu dimensionamento essa

condição exposta na equação 01.

Equação 01:

Onde:

é a força axial de tração solicitante de cálculo, representado pela equação 02;

Equação 02: Nt,Sd = m . N

22

é a força axial de tração resistente de cálculo, determinada conforme equações

03 e 04.

2.1.3.1 Força axial resistente de cálculo a tração

A Norma estabelece que a força axial de tração resistente de cálculo, Nt,Rd, a

ser usada no dimensionamento, exceto para barras redondas com extremidades

rosqueadas e barras ligadas por pinos, é o menor dos valores obtidos,

considerando-se os estados-limites últimos de escoamento da seção bruta e ruptura

da seção líquida, de acordo com as expressões indicadas na equação 02.

a) Para escoamento da seção bruta:

b) Para escoamento da seção líquida:

Onde:

Ag é a área bruta da seção transversal da barra;

Ae é a área líquida efetiva da seção transversal da barra;

é a resistência ao escoamento do aço.

23

é a resistência à ruptura do aço.

e são os coeficientes de ponderação das resistências no estado-limite último

(ELU), fornecidos pela norma NBR 8800;2008, conforme na Tab. 3.

Tabela 3 - Valores dos coeficientes de ponderação das resistências ᵞm.

Fonte: ABNT NBR 8800:2008.

2.1.3.2 Limitação do índice de esbeltez para barras tracionadas

A norma recomenda que o índice de esbeltez das barras tracionadas,

tomando como a maior relação entre o comprimento destravado e o raio de giração

correspondente (L/imin), excetuando os tirantes de barras redondas pré-tensionadas

ou outras barras que tenham sido montadas com pré-tensão, não supere 300.

Equação 05: λ = L/imin ≤ 300

2.1.4 Barras prismáticas submetidas à força axial de compressão

A ABNT NBR 8800:2008, estabelece que as barras prismáticas submetidas à

forças axiais de compressão, deverão seguir em seu dimensionamento a condição

exposta na equação 06.

24

Equação 06:

Onde:

é a força axial de compressão solicitante de cálculo;

é a força axial de compressão resistente de cálculo, determinada conforme

equação 07.

2.1.4.1 Força axial resistente de cálculo à compressão

Segundo a norma, a força axial de compressão resistente de cálculo, Nc,Rd, de

uma barra, associada aos estados-limites últimos de instabilidade por flexão, por

torção ou flexo-torção e de flambagem local, deve ser determinada pela equação 05:

Equação 07:

Onde:

Ag é a área bruta da seção transversal da barra.

X é o fator de redução associado à resistência à compressão, obtido nas equações

09 e 10.

Q é o fator de redução total associado à flambagem local, cujo valor para o grupo

de perfis abordados nesse trabalho deve ser obtido na equação 8.1 e 8.2.

Equação 08.1: Q = 1,415 - 0,74 para 0,56 < ≤ 1,03

Equação 08.1: Q = para ≥ 1,03

é a relação entre a largura e a espessura da peça.

2.1.4.2 Fator de redução X

A ABNT NBR 8800:2008, estabelece ao fator de redução associado à

resistência à compressão, X, as seguintes equações 09 e 10.

Equação 09: para 0 ≤ 1,5 :

Equação 10: para 0 > 1,5 :

Onde:

25

0 é o índice de esbeltez reduzido, dado na equação 11.

Equação 11:

Onde:

Ne é a força axial de flambagem elástica, obtido pela equação 12.

Equação 12 : Onde:

l é o comprimento de flambagem da peça;

Ix é o momento de inercia da seção transversal em relação ao eixo x;

E é o módulo de elasticidade do aço;

2.1.4.3 Limitação do índice de esbeltez para barras comprimidas

A NBR 8800:2008 recomenda que o índice de esbeltez das barras

comprimidas, seja tomado como a maior relação entre o produto de KL e o raio de

giração correspondente imin, portanto KL/imin, onde K é o coeficiente de flambagem, e

L é o comprimento destravado, não deve ser superior a 200, conforme equação 05.

Equação 05: λ = ≤ 200

2.1.5 Segurança e estados-limites

Segundo ABNT NBR 8800:2008, deve-se considerar os estados-limites

últimos (ELU) e os estados-limites de serviço (ELS). Os estados-limites último estão

relacionados com a segurança da estrutura sujeita às combinações, mais

desfavoráveis de ações previstas em toda a vida útil, durante a construção ou

quando atuar uma ação especial ou excepcional. Os estados-limites de serviço

estão relacionados com o desempenho da estrutura sob condições normais de

utilização.

2.1.5.1 Condições usuais relativas aos estados-limites

A norma determina que as condições de segurança referentes as estados-

limites sejam expressas por desigualdades, onde os valores de cálculo

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