Conteúdo Programático sobre Estruturas em Aço

ESTRUTURAS EM AÇO CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Introdução aos elementos em aço tipos de aço especificações e perfis utilizados Ação do vento nas estruturas Peças submetidas à tração Ligações com soldas Peças comprimidas FEII W estruturas em aço AVALIAÇÃO AV1 10 PONTOS 03TRABALHO 01 PROVA AV2 10 PONTOS TRABALHO TRELIÇA GALPET CALCULO ESTRUTURA 402 PONTOS INTRODUÇÃO AÇO liga de carbono AÇO e carbono e outros elementos em menor quantidade silício manganês fósforo e enxofre A resistência do aço em estruturas pode variar entre 300 MPa até 1200 MPa São classificados açocarbono os que têm teores residuais açoliga que são aços acrescidos de elementos de liga PROCESSO DE FABRICAÇÕES Alta forma mistura de minério de ferro calcário e ar Conversor de oxigênio retira o excesso de carbono e reduz a quantidade de impureza Agrega carbono e chega a uma peça maior contrabalança porém o excesso de forma a peça Ex CPTT Escolha que soma ao desenhador o máximo do forro forma uma lamina de impureza TIPOS DE AÇOS ESTRUTURAIS 1 AÇOCARBONO CARBONO 20 manganês 165 silício 04 cobre 035 EM FUNÇÃO DO TEOR DE CARBONO TEMOS BAIXO CARBONO C 029 USADO NA CONSTRUÇÃO MEDIO CARBONO 030 C 059 ALTO CARBONO 06 C 20 ASTM A 36 0125 a 029 Aço é usado p construção civil estará sempre nas questões resistência ao escoamento fy 250 MPa limite elástico fυ 400 MPa limite de ruptura 2 AÇOS DE BAIXA LIGA SÃO acrescidos de elemento de liga cromo columbio cobre manganês níquel fósforo ASTM A572 GR20 C 023 Mn 435 ASTM A588 C 017 e Cu 050 31 AÇO COM TRATAMENTO TÉRMICO ASTM A325 ASTM A490 PADRONIZAÇÃO ABNT MR250 MÉDIA RESISTÊNCIA castm A36 AR 330 ALTA RESISTÊNCIA ARCOR 415 ALTA RESISTÊNCIA RESISTENTE A CORROSÃO NOMENCLATURA SAE 1 AÇO CARBONO SAE 1020 020 2 AÇO NÍQUEL SAE 2020 aço níquel 35 níquel e 020 carbono CORREÇÃO CONTINUAÇÃO CÁLCULOS ESTÁTICOS REVISÃO ENSAIO DE TRAÇÃO APLICASE UMA CARGA NA EXTREMIDADE DA BARRA DE AÇO DESTA FORMA A TENSÃO σ F A ONDE F FORÇA N kN A ÁREA DA SEÇÃO m² cm² COM A APLICAÇÃO DA FORÇA A BARRA SOFRE DEFORMAÇÃO ε Δl l₀ ONDE Δl VARIAÇÃO DO COMPRIMENTO m l₀ COMPRIMENTO INICIAL m MÓDULO DE DEFORMAÇÃO σ Eε PARA TODOS OS TIPOS DE AÇO TEMOS 200000 E 210000 MPa EXERCÍCIO 01 UMA BARRA DE SEÇÃO CIRCULAR COM DIÂMETRO 254mm 1 ESTÁ SUJEITO A UMA CARGA AXIAL DE 35kN CALCULAR O ALONGAMENTO DA BARRA SUPONDO l₀ 350m σ F A σ 35 35 35 π D² 4 TENSÃO NOMINAL σ F A 35 692kNcm² A 506 σ 642 MPa EXERCÍCIO 02 CALCULE A DEFORMAÇÃO E O ALONGAMENTO 1ª DEFORMAÇÃO ε Eε 2ª ALONGAMENTO ε Δl l₀ Δl ε l₀ Δl 329 10⁴ 3500 Δl 125 mm GRÁFICOS DE TRAÇAS SIMPLES σ MPa A242 A36 DEFORMAÇÕES REGIME CLÁSSICO REGIME PLÁSTICO O ESCORREGAMENTO PROVOCA UMA DEFORMAÇÃO VISÍVEL fy E O LIMITE DO ESCORREGAMENTO ENSAIO DE CISALHAMENTO σ F A μ d h₀ Estrutura metálica Propriedades do aço 1 constantes físicas módulo de elasticidade E 200000 MPa coeficiente de dilatação térmica β 12x106 por C massa específica ρ 7850 kgm³ 2 Ductilidade capacidade do material de deformarse sob ação de cargas grandes deformações 3 Fragilidade oposto da ductilidade baixas temperaturas correntes elétricas ruptura brusca 4 Resiliência e tenacidade capacidade do material de absorver energia mecânica resiliência regime elástico tenacidade energia do regime plástico e elástico energia total 5 Dureza resistência ao risco ou abrasão 6 Efeito da temperatura elevada reduz a resistência ao escoamento fy e ruptura fu diminui a resistência ao fogo 7 Fadiga resistência à ruptura determinante para cargas dinâmicas como nas pontes e viadutos 8 Corrosão oxidização perda de seção transversal galvanizações adesão dos cobres patina Produtos laminados barras produtos laminados em que duas dimensões são pequenas em relação à terceira são laminadas em seção circular quadrada ou retangular chapas são produtos em que uma dimensão é menor que outras duas chapas grossas 50 mm chapas finas 12 50 mm superfícies dobradas Perfis laminados formas H I C L Perfil C chamado de U Perfil L cantoneira Ligações das peças solda conectores rebites ou parafusos perfis compostos ou soldados associação das chapas perfis CS coluna soldada vs vigas soldadas Métodos de cálculo segurança estrutural evitando o colapso garantia de bom desempenho estados limites ELU e ELs método das tensões admissíveis Método dos estados limites 1 Estado limite último Sd Rj combinação normal uso previsto da estrutura combinação especial combinação excepcional Fd ΣγiGai γ1q1Q1 Σγ92VbQ1 Cargas permanentes carga variável primário variável secundária γg COEF DE SEGURANÇA DA CARGA PERMANENTE ESTIMATIVAS EM AÇO EXERCÍCIO 01 UMA VIGA DE UM GÓRIFICO COMERCIAL ESTÁ SUJEITA A MOMENTOS FLETORES ORIGINADOS DE PERMANENTES CARGAS COMBINADOS 2 G 60 µg 125 Q 20 µq 14 Qa 30 µq 15 Md 60 x 125 14 x 20 05 x 15 x 30 Md 1255 kNm EXEMPLO 02 C1 G 1 µg 125 Q1 05 µq 15 Q2 15 µq2 14 Nd 1 x 125 05 x 15 06 x 15 14 Nd 326 kN COMBINADOS 2 Q1 15 µq 14 Q2 05 µq2 15 Nd 1 x 125 15 x 14 05 x 15 05 Nd 3725 kN COMBINACÃO 03 AÇÕES NEGATIVAS G 1 µg 125 Q 3 µq 14 Nd 1 x 125 3 x 14 Nd 295 kN 295 kN 3725 kN 295 kN ÁREA DE INFLUÊNCIA Ai 3 x 2 6 m² g 45 ms F 13 x 9 x Ai sucção F 08 x 9 Ai sobrepressão exemplo SÃO ROQUE q 46 ms² Ai 6 m² sucção F 13 x 46 x 6 F 3588 N 036 kN sobrepressão F 08 x 46 x 6 F 2208 N 022 kN PEGAS TRAÇIONADAS SÃO PEÇAS SUSTENTADAS A TRAÇO AXIAL E TRAÇO SIMPLES 1 Tirante e pendurais 2 Contraventamentos 3 Barras tracionadas de treliças PODEM SER PEÇAS DE SEGOS SIMPLES OU COMPOSTA COMO BARRAS E PERFIS LAMINADOS Ligações nas extremidades solda conectores com furo ou roscas PEGA EM GERAL COM FUROS 2 RUPTURA DAS SEGOS COM FUROS DE ÁGUA AN CAROTA LIQUIDA Rd An fi 400 MPa 40 kNcm² RUPTURA j2 135 ESFORÇO NORMAL σM TENSÃO MÁXIMA RESISTENTE A TRAÇÃO Ag ÁREA LIQUIDA EFETIVA b ESCAL DO SECAS BRUTA Rd Ag μM ASTM A36 j2 25oMPa 250 MPa 25 kNcm² j2 110 P ESFORÇO NORMAL σM TENSÃO DE ESCALAMENTO A TRAÇÃO Ag ÁREA BRUTA EXEMPLO 1 CALCULAR A ESPESSURA NECESSÁRIA DE UMA CHAPA DE 100MM SUBMETIDA A UM ESFORÇO AXIAL DE 100kN USAR AÇO ASTM A36 100kN Ag 10 x e 44 10 x e e 094cm e 44mm Ag 100 x 110 Ag 44cm² ÁREA DA SEÇÃO TRANSVERSAL LÍQUIDA An Ag As Af As AFISOS considerar a seçao de rotação Ag ÁREA BRUTA An b x e 3 x πD²4 em cm² onde b LARGURA DA PEÇA em cm e ESPESSURA DA PEÇA em cm D DIÂMETRO DOS FUROS OBS ACRESCENTAR AO DIÂMETROS AS BORDAS DOS FUROS 35mm SEÇÃO OBLÍQUA ADICIONAR O MAIOR VALOR DOS COMPENSADOS OBLÍQUOS Anf b x d 35 s34g onde D LARGURA DA PEÇA em cm S ESPAÇAMENTO LONGITUDINAL em CM g TRANSVERSAL ENTRE OS LIMAS em CM p ENTRE FUROS em CM d DIÂMETRO PASSAR π cm e ESPESSURA ÁREA LIQUIDA EFETIVA Anref Ci An escolher o menor Ci FATOR DE REDUÇÃO OBS PARA SEÇÕES SOLDADAS USAR Ag NO LUGAR DE Am Ci 1 e χ l 060 onde eχ EXCENTRICIDADES NO PLANO DE LIGAÇÕES EM RELAÇÃO AO CG l O COMPRIMENTO DA LIGA PARA PEÇAS TRACIONADAS SOLDADAS Ci AcAg Ac ÁREA DO SEGMENTO LIGADO EXEMPLO 1 DUAL CHAPAS DE 22x30 mm SÃO EMENDADOS POR MEIO DE TALHAS COM 218 PARAFUSOS Ø 22mm78 VERIFICAR SE AS DIMENSÕES DA CHAPA SÃO SATISFATÓRIAS ADMITIDOS 58 AÇO ASTM A 36 l 22 cm 22 cm b 300 mm 30 cm φ 22 35 255 mm φ 255 cm Cɩ 1 RESOLUÇÃO Cɩ 1 ex l 960 Cɩ 1 θ l Cɩ 1 1ª ETAPA ÁREA BRUTA Ag b e Ag 30 22 Ag 66 cm² 2ª ETAPA An 66 4 02 e An 66 4 255 22 An 4356 cm² 3ª ETAPA ÁREA EFETIVA Aneg 14356 Aneg 4356 cm² Rd Aneg 5 y A² Rd 4356 25 135 80667 kN Rb 40 Rd 5115 25 135 9472 kN b R1 3640 120 203636 kN EXERCÍCIO 3 CALCULE A RESISTÊNCIA DE PROJETO DO PAREDE EXERCÍCIO CALCULEM O DIÂMETRO DO TIRANTE CAPAZ DE SUPORTAR UMA CARGA AXIAL DE 150 kN SABENDOSE QUE A TRANSMISSÃO DA CARGA SERÁ FEITA POR UM SISTEMA DE ROSCAS E PORCAS USAR AÇO ASTM A36 Rd 075 Ag fμ Ag 30 Ag 675 Ag π D² 4 Ag 210 Ag 945 Ag π D² 4 945 π 348 cm EXERCÍCIO 02 CONTINUAÇÕES b I 13 Σbxe³ 2677 x 127³3 1823 ln max x I 300 ln max 300 ln max 1823 EXERCÍCIO 03 DADO POTÊNCIAl U 381 15 x 504 kgm em Aço ASTM A36 Os conectores são de 22 mm de diâmetro CALCULE A RESISTÊNCIA DA SEÇÃO AO ESFORÇO DE TRAÇÃO E AO CISALHAMENTO