Concreto Armado II - Método dos Estados Limites - Engenharia Civil

CONCRETO ARMADO II MÉTODO DOS ESTADOSLIMITES Curso Engenharia Civil Docente Leonardo Medeiros da Costa Campus I João PessoaPB 2025 UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL Não tenhamos pressa mas não percamos tempo José Saramago Quais os objetivos do projeto estrutural Garantia de segurança estrutural evitandose o colapsoperda de estabilidade Garantia do bom desempenho em serviço da estrutura evitandose por exemplo a ocorrência de grandes deslocamentos vibrações danos localizados à estrutura e seus acessórios Economia com a otimização do projeto INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Método dos Estados Limites É um método semiprobabilístico combina elementos de cálculos determinísticos com conceitos probabilísticos cuja verificação da segurança Sd Rd constitui um progresso comparado ao método das tensões admissíveis pois introduz dados estatísticos e conceitos probabilísticos de maneira racional e sistemática 𝛾c 𝛾a variabilidade maior no concreto aborda estruturas de comportamento nãolinear sem se deixar falsear a crítica mais séria é que em se tratando de método híbrido não é possível determinarse um coeficiente global de segurança e nem conhecer a probabilidade de ruína INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Método dos Estados Limites Princípio Consiste em estabelecer limites acima dos quais a estrutura ou parte dela não respeita as condições especificadas para o uso normal da construção que impliquem comprometimento da durabilidade caracterizando limites de serviço ou acima dos quais a estrutura ou parte dela será considerada insegura caracterizando limites últimos A norma brasileira NBR 8681 ABNT 2003 Ações e segurança nas estruturas classifica os estados limites em duas categorias Estados limites últimos os quais estão associados à segurança propriamente dita isto é à ocorrência de falha colapso estrutural Estados limites de serviço associados ao desempenho da estrutura sob condições normais de uso da construção INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Método dos Estados Limites Estado Limite Último ELU Estados que por sua simples ocorrência determinam a paralisação no todo ou em parte do uso da construção Estão associados à ocorrência de ações excessivas e consequente colapso da estrutura devido a Perda de equilíbrio como corpo rígido Ruptura da ligação de uma seção Instabilidade em regime elástico ou não Deve apresentar probabilidade muito pequena de ocorrência pois terão como consequência perda de vidas eou de patrimônio INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Método dos Estados Limites Estado Limite Último ELU INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Método dos Estados Limites Estado Limite Último ELU INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Método dos Estados Limites Estado Limite Último ELU INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Método dos Estados Limites Estado Limite de Serviço ELS Estados que por sua ocorrência repetição ou duração causam efeitos estruturais que não respeitam as condições especificadas para o uso normal da construção ou que são indícios de comprometimento da durabilidade da construção Deformações excessivas Vibrações excessivas Danos estruturais localizados que comprometem a estética ou funcionamento INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Método dos Estados Limites Estado Limite de Serviço ELS INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Método dos Estados Limites Estado Limite de Serviço ELS INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Método dos Estados Limites Como é feita a verificação Um estado limite ocorre sempre que a estrutura deixa de satisfazer um de seus objetivos Baseiase na aplicação de coeficientes de segurança tanto às ações características quanto às resistências características Sk ação solicitação característica 𝛾f Coeficiente de ponderação das ações Rk Resistência característica dos materiais 𝛾m Coeficiente de ponderação das resistências INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS 𝑺𝒅 𝑹𝒅 𝑆𝑑 𝑆𝑘 𝛾𝑓 𝑅𝑑 𝑅𝑘 𝛾𝑚 Tipos de Ações a Ações permanentes são aquelas que apresentam pequena variação durante praticamente toda a vida da construção São divididas em diretas e indiretas Ex Peso próprio elementos construtivos fixos recalque retração etc b Ações variáveis ao contrário das ações permanentes as ações variáveis apresentam variação significativa durante a vida da construção São divididas em normais e especiais Ex tráfego de carros em uma ponte efeito do vento variação de temperatura cargas acidentais da natureza ou de intensidade especiais etc c Ações excepcionais são aquelas que apresentam duração extremamente curta e com baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da construção Ex Colisão de veículo com o pilar de um prédio enchentes sismos incêndio etc INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Valores característicos das ações os valores característicos das ações variáveis de utilização estabelecidos por consenso e indicados em Normas Brasileiras específicas correspondem a valores que têm 30 de probabilidade de serem ultrapassados no sentido desfavorável durante um período de 50 anos os valores característicos das ações variáveis de vento indicados na ABNT NBR 6123 correspondem a valores que têm 63 de probabilidade de serem ultrapassados no sentido desfavorável durante um período de 50 anos o que corresponde a um período de retorno de 50 anos para as ações permanentes os valores característicos são os valores médios das respectivas distribuições de probabilidade independentemente de os efeitos serem desfavoráveis ou favoráveis INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Valores característicos das resistências Tem 5 de probabilidade de serem ultrapassados para o lado mais desfavorável INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Combinações de ações Qual a probabilidade de diferentes ações acontecerem simultaneamente As combinações são feitas para diferentes carregamentos em função da verificação necessária Combinações últimas normais especiais e excepcionais Combinações de serviço quasepermanente frequente e rara INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Combinações de ações A verificação da segurança em relação aos possíveis estados limites para cada tipo de carregamento devem ser consideradas todas as combinações de ações que possam acarretar os efeitos mais desfavoráveis nas seções críticas da estrutura As ações permanentes são consideradas em sua totalidade As ações variáveis são consideradas apenas as parcelas que produzem efeitos desfavoráveis para a segurança As ações incluídas em cada uma destas combinações devem ser consideradas com seus valores representativos multiplicados pelos respectivos coeficientes de ponderação das ações INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Combinação última normal Combinação última especial ou de construção A única alteração em relação às combinações últimas normais está na consideração do coeficiente 𝜓0𝑗 que será o mesmo a menos que a ação variável principal FQ1 tenha um tempo de atuação muito pequeno neste caso 𝜓0𝑒𝑓 𝜓2𝑗 Combinação última excepcional Neste caso a diferença está na consideração da ação transitória excepcional sem coeficientes INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Combinações de serviço Para as combinações nos estados limites de serviço são utilizados os seguintes coeficientes 𝜓1 coeficiente para as ações variáveis de média duração 𝜓2 coeficiente para as ações variáveis de longa duração Combinação de serviço quasepermanente Esta combinação é utilizada no controle usual de deformações das estruturas As ações variáveis atuam com seus valores correspondentes à classe de longa duração Combinação de serviço frequente Utilizase esta combinação no caso de existirem materiais frágeis não estruturais ligados à estrutura Nestas condições a ação variável principal atua com valores de média duração e as demais com os valores de longa duração quasepermanente INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Combinações de serviço Combinação de serviço rara Neste caso temse a ação variável especial e as demais ações variáveis agindo com valores referentes a combinações de longa duração INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Exemplo Considere a Laje 6 para análise das combinações de ações e esforços internos INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Considere as ações devido a peso próprio da laje 25 kNm³ revestimento 1 kNm² uso residencial 25 kNm² Vento de sobrepressão 15 kNm² e Vento de sucção de 20 kNm² Determinar os esforços máximos para as combinações para os ELU normal e ELS Quase permanente Sendo fck 25 MPa Ecs 23800 MPa Considere o local sem elevada concentração de pessoas Edificações de múltiplos pavimentos redução das cargas variáveis NBR 61202019 Para a determinação de esforços solicitantes em pilares e fundações suportando n andares acima do elemento em questão com mesma categoria de utilização o valor da carga variável de uso pode ser multiplicado por um coeficiente de redução αn conforme a Tabela Não é permitida a redução das cargas variáveis de reservatórios coberturas jardins depósitos de explosivos e inflamáveis e áreas de estoque em geral áreas de armamentos áreas técnicas instalações nucleares indústrias estádios teatros e cinemas passarelas assembleias com assentos fixos ou móveis áreas com possibilidade de reunião e acúmulo de pessoas INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Edificações de múltiplos pavimentos redução das cargas variáveis NBR 61202019 Para edificações com diferentes tipos de uso a cada conjunto de pisos adjacentes de mesmo tipo de uso pode ser aplicado o critério de redução de cargas variáveis INTRODUÇÃO A SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS CONSIDERAÇÕES FINAIS Dúvidas NBR 8681 ABNT 2003 Ação e segurança nas estruturas em revisão NBR 6118 ABNT 2023 Projeto de estruturas de concreto NBR 6120 ABNT 2019 Ações para o cálculo de estruturas de edificações SÁLES NETO MALITE Segurança das Estruturas Elsevier 2ª Ed 2015 REFERÊNCIAS