Ricardo Hallal Fakury UFMG Arlene Maria Sarmanho Freitas UFOP João Alberto Venegas Requena UNICAMP Roberval José Pimenta Codeme Engenharia Eduardo de

Transcrição

1 Ricardo Hallal Fakury UFMG Arlene Maria Sarmanho Freitas UFOP João Alberto Venegas Requena UNICAMP Roberval José Pimenta Codeme Engenharia Eduardo de Miranda Batista COPPE/UFRJ Afonso Henrique Mascarenhas de Araújo V&M do BRASIL

2 EM 2008 FOI EDITADA UMA REVISÃO DA NORMA BRASILEIRA DE PROJETO DE ESTRUTURAS DE AÇO E MISTAS DE AÇO E CONCRETO ESSA NORMA TRATA DE ESTRUTURAS COM PERFIS SOLDADOS E LAMINADOS, INCLUINDO OS TUBULARES (COM E SEM COSTURA)

3 NO ENTANTO, A NBR 8800, COMO OCORRE COM TODAS AS NORMAS GERAIS, NÃO ABORDA COM DETALHES AS PARTICULARIDADES DO COMPORTAMENTO DOS PERFIS TUBULARES ISSO ACONTECE TAMBÉM NA EUROPA, ONDE O EUROCODE 3 PRECISA DE UM COMPLEMENTO ESPECIAL PARA ESSES PERFIS E ONDE AINDA EXISTE UM ÓRGÃO, O CIDECT, QUE EFETUA PUBLICAÇÕES SOBRE ELES PRATICAMENTE COM FORÇA DE NORMA

4 NO ENTANTO, A NBR 8800, COMO OCORRE COM TODAS AS NORMAS GERAIS, NÃO ABORDA COM DETALHES AS PARTICULARIDADES DO COMPORTAMENTO DOS PERFIS TUBULARES ACONTECE AINDA NOS ESTADOS UNIDOS, ONDE O ANSI/AISC POSSUI UM CAPÍTULO DEDICADO AOS PERFIS TUBULARES

5 NO ENTANTO, A NBR 8800, COMO OCORRE COM TODAS AS NORMAS GERAIS, NÃO ABORDA COM DETALHES AS PARTICULARIDADES DO COMPORTAMENTO DOS PERFIS TUBULARES A V&M, ENTÃO, DECIDIU PATROCINAR, EM 2009, A ELABORAÇÃO DE UM TEXTO-BASE DE NORMA BRASILEIRA DE ESTRUTURAS DE AÇO E MISTAS COM PERFIS TUBULARES A ABNT/CB-02 CONSTITUIU UMA COMISSÃO DE ESTUDOS (CE) QUE AVALIOU O TEXTO-BASE EM SEIS REUNIÕES, REALIZADAS ENTRE JUNHO/2011 E ABRIL/2012 NA SEDE DA ABECE (SP) NESTE MOMENTO, O TEXTO ENCONTRA-SE APROVADO PELA CE, E FOI ENCAMINHADO À ABNT PARA CONSULTA NACIONAL, PARA QUE POSSA SER TRANSFORMADO EM NORMA BRASILEIRA

6 SÃO COBERTOS OS PERFIS TUBULARES LAMINADOS DE FORMAS CIRCULAR E RETANGULAR E TAMBÉM OS TUBOS COM COSTURA COM ESPESSURA DE PAREDE NÃO INFERIOR A 2,5 mm

7 A NORMA DE PERFIS TUBULARES (NBT) CONSIDERA VÁLIDAS TODAS AS PRESCRIÇÕES DA NBR 8800 E FORNECE, COMPLEMENTARMENTE, PROCEDIMENTOS PARA: CÁLCULO DO COEFICIENTE DE REDUÇÃO DA ÁREA LÍQUIDA C t DE BARRAS TRACIONADAS CÁLCULO DE LIGAÇÕES METÁLICAS CÁLCULO DO FATOR DE REDUÇÃO DA RESISTÊNCIA DE BARRAS COMPRIMIDAS CÁLCULO DE BASES DE PILARES ANÁLISE ESTRUTURAL DE TRELIÇAS CÁLCULO DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS MISTOS (VIGAS E PILARES)

8 Nos PERFIS CIRCULARES tracionados, segundo a NBR 8800, quando a força de tração é transmitida por meio de uma chapa de ligação concêntrica, o coeficiente de redução de área líquida é dado por: ec Ct 1 c b) se c 1,3 D 1, 00 a) se D c 1,3 D C t D G G ec ec excentricidade da ligação e c D c

9 Nos PERFIS CIRCULARES tracionados, segundo a NBR 8800, quando a força de tração é transmitida por meio de uma chapa de ligação concêntrica, o coeficiente de redução de área líquida é dado por: a) se D c 1,3 D 0,682 D ec Ct 1 c b) se c 1,3 D 1, 00 C t 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 G G excentricidade da ligação D ec ec C t 0,40 1,00 1,30 e c c O procedimento apresenta descontinuidade de resultados quando c /D atinge 1,30 (C t salta de 0,755 para 1,00 abruptamente), o que indica inconsistência c /D

10 nas barras com seções tubulares circulares e retangulares, pode ser usada a expressão: A NBT adota estudos experimentais e numéricos recentes, que mostram que, , c c t e C

11 A NBT adota estudos experimentais e numéricos Ensaios e análises numéricas recentes, que mostram que, (todos os pontos) nas barras com seções NBR 8800 tubulares circulares Nova fórmula (NBT) e retangulares, pode ser usada a expressão: C t C t 1 e c c 3, 2 10 c /D

12 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0, N Rk = A g f y 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 1,5 0, Q A g N e f y 0 A NBR 8800 adota uma curva única de resistência à compressão (aplicável a todos os perfis estruturais), seguindo a norma estadunidense ANSI/AISC No entanto, sabe-se que: a resistência à compressão depende da intensidade das tensões residuais (quanto menor, maior a resistência) os perfis tubulares laminados estão entre os que possuem menores tensões residuais

13 A NBT adota a curva de resistência da norma canadense, mas apenas para os perfis tubulares laminados a quente ou tratados termicamente para alívio de tensões Diversas normas levam tal fato em conta, como a canadense CSA S16.1 e o Eurocode 3 No entanto, sabe-se que: a resistência à compressão depende da intensidade das tensões residuais (quanto menor, maior a resistência) os perfis tubulares laminados estão entre os que possuem menores tensões residuais

14 A NBT adota a curva de resistência da norma canadense, mas apenas para os perfis tubulares laminados a quente ou tratados 1,1 termicamente para alívio de tensões 1 a 1 0,9 0,8 0,7 0,6 NBT / CSA Curva a Eurocode 3 4,48 1/ 2, Q A g N e f y 0,5 0,4 NBR 8800 / AISC 0,3 0,2 0,1 0 A força axial de compressão resistente de cálculo da NBT fica muito próxima à do Eurocode 3 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 0

15 A NBT fornece mais de 20 tabelas de resistência de ligações com afastamento e com sobreposição, tendo como base o Eurocode 3 e o ANSI/AISC São previstas muitas formas de ligações 6 formas comuns K KT N T X Y

16 A NBT fornece mais de 20 tabelas de resistência de ligações com afastamento e com sobreposição, tendo como base o Eurocode 3 e o ANSI/AISC São previstas muitas formas de ligações 6 formas comuns E ainda ligações flangeadas K KT N T X Y

17 A NBT fornece mais de 20 tabelas de resistência de ligações com afastamento e com sobreposição, tendo como base o Eurocode 3 e o ANSI/AISC Nas fórmulas de resistência são considerados diversos modos de falha Plastificação da Face do Banzo Plastificação ou Instabilidade por Cisalhamento do Banzo Ruptura da Solda de Diagonal ou Montante Flambagem Local de Diagonal ou Montante

18 A NBT fornece mais de 20 tabelas de resistência de ligações com afastamento e com sobreposição, tendo como base o Eurocode 3 e o ANSI/AISC Nas fórmulas de resistência são considerados diversos modos de falha Plastificação da Face do Banzo Plastificação ou Instabilidade por Cisalhamento do Banzo Ruptura da Solda de Diagonal ou Montante Flambagem Local de Diagonal ou Montante

19 A análise estrutural de treliças formadas por perfis tubulares deve, em princípio, levar em conta os momentos fletores devidos à rigidez rotacional e à excentricidade (e) dos nós e = 0 +e -e A NBT se baseia no Eurocode 3 e no CIDECTE A rigidez rotacional dos nós pode ser desprezada desde que determinadas relações geométricas sejam atendidas Por exemplo, a razão entre o comprimento (L) e a altura da seção das barras (h) não pode ser menor que 6 h ISSO OCORRE USUALMENTE L

20 A análise estrutural de treliças formadas por perfis tubulares deve, em princípio, levar em conta os momentos fletores devidos à rigidez rotacional e à excentricidade (e) dos nós e = 0 +e -e A NBT se baseia no Eurocode 3 e no CIDECTE Os momentos fletores resultantes da excentricidade podem ser Para a maioria das desprezados no Barras muito ligações com sobreposição rígidas dimensionamento das Rótula diagonais e montantes, mas devem ser considerados no dimensionamento dos banzos Barras muito rígidas Excentricidade e Para a maioria das ligações com afastamento

21 A análise estrutural de treliças formadas por perfis tubulares deve, em princípio, levar em conta os momentos fletores devidos à rigidez rotacional e à excentricidade (e) dos nós e = 0 +e -e A NBT se baseia no Eurocode 3 e no CIDECTE Mesmo Os momentos com a fletores consideração resultantes de da excentricidade podem ser nós Para a maioria das desprezados rotulados, no o comprimento Barras muito ligações com sobreposição de rígidas dimensionamento flambagem dos das banzos pode Rótula diagonais ser tomado e igual a (0,90 L) e, de montantes, diagonais mas e montantes, entre (0,75 devem L) ser e (0,90 L), dependendo considerados de determinadas no dimensionamento relações geométricas dos banzos Excentricidade e Barras muito Para a maioria das rígidas ligações com afastamento

22 A análise estrutural de treliças formadas por perfis tubulares deve, em princípio, levar em conta os momentos fletores devidos à rigidez rotacional e à excentricidade (e) dos nós e = 0 +e h -e No dimensionamento A NBT se baseia das ligações, no Eurocode 3 e no CIDECTE os momentos resultantes da e 0,25 h excentricidade podem ser desprezados apenas se: Se isso não ocorrer, a treliça deve ser analisada com todas as ligações rígidas Barras muito rígidas Barras muito rígidas e 0,55 h

23 A NBT fornece formulação completa para o cálculo de bases de pilares de aço e mistos de aço e concreto, tendo como referências o SCI, o Eurocode e publicações do AISC Perfil Tubular Circular com Placa de Base Retangular Perfil Tubular Circular com Placa de Base Circular Perfil Tubular Retangular Corte Esquemático

24 AS VIGAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO COM PERFIS TUBULARES DEVEM SER DIMENSIONADAS COM A FORMULAÇÃO DA NBR 8800, COM PEQUENAS ADAPTAÇÕES NOS PERFIS DE AÇO CIRCULARES, PARA EMPREGO DAS EQUAÇÕES USUAIS, PODE-SE TOMAR UM PERFIL RETANGULAR EQUIVALENTE COM A MESMA ESPESSURA, E COM ALTURA h E LARGURA b IGUAIS A d e (0,55d), RESPECTIVAMENTE d b = 0,55 d

25 O DIMENSIONAMENTO DE PILARES MISTOS CONSTITUÍDOS DE PERFIS TUBULARES PREENCHIDOS COM CONCRETO DEVE SER FEITO COM BASE NA NBR 8800, COM PEQUENOS AJUSTES NA FORMULAÇÃO COMPLEMENTARMENTE, A NBT FORNECE DOIS DISPOSITIVOS ESPECIAIS PARA A REGIÃO DE INTRODUÇÃO DE CARGAS, CONTRIBUINDO PARA RESOLVER UM PROBLEMA COMPLEXO DOS PILARES MISTOS

26 São usados parafusos comuns ou de alta resistência, que passam pelo tubo e penetram no concreto Para que os parafusos não se desloquem na concretagem, sua cabeça deve ser ponteada com solda na face externa do tubo A força resistente de cálculo de cada parafuso é fornecida de acordo com a NBR 8800 COMPLEMENTARMENTE, A NBT FORNECE DOIS DISPOSITIVOS ESPECIAIS PARA A REGIÃO DE INTRODUÇÃO DE CARGAS, CONTRIBUINDO PARA RESOLVER UM PROBLEMA COMPLEXO DOS PILARES MISTOS

27 Para que os parafusos não se desloquem na concretagem, sua cabeça deve ser ponteada com solda na face externa do tubo A força resistente de cálculo de cada parafuso é fornecida de acordo com a NBR 8800

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29 Perfil Circular São feitas aberturas nas paredes do tubo, nas quais soldam-se chapas com conectores pino com cabeça Podem haver aberturas diretamente na chegada da viga e um pouco abaixo, dentro de um comprimento ic definido na NBR 8800, conforme as necessidades de cálculo A força resistente de cálculo de cada conector é fornecida de acordo com a NBR 8800 COMPLEMENTARMENTE, A NBT FORNECE DOIS DISPOSITIVOS ESPECIAIS PARA A REGIÃO DE INTRODUÇÃO DE CARGAS, CONTRIBUINDO PARA RESOLVER UM PROBLEMA COMPLEXO DOS PILARES MISTOS

30 O PROJETO DE ESTRUTURAS DE AÇO E MISTAS COM PERFIS TUBULARES APRESENTA DIFICULDADES QUE PODEM PREJUDICAR O USO DESSES PERFIS ESSAS DIFICULDADES SÃO MAIORES NAS LIGAÇÕES METÁLICAS E NA TRANSMISSÃO DE CARGAS NOS PILARES MISTOS ASSIM, A NBT: PERMITIRÁ CONSIDERAR COM CONSISTÊNCIA O COMPORTAMENTO DAS ESTRUTURAS TUBULARES, DESDE A QUESTÃO DAS LIGAÇÕES ATÉ SITUAÇÕES SIMPLES, COMO AS DE DIMENSIONAMENTO DE BARRAS CONTRIBUIRÁ PARA O USO CORRETO DE PERFIS TUBULARES EM ESTRUTURAS DE AÇO E MISTAS SERVIRÁ COMO FATOR DE MOTIVAÇÃO À REALIZAÇÃO DE PESQUISAS

31 PROJETA-SE PARA O FUTURO QUE: A NBR 8800 DEIXE DE ABORDAR AS ESTRUTURAS TUBULARES E AS ESTRUTURAS MISTAS, FICANDO PORTANTO EXCLUSIVAMENTE COM AS ESTRUTURAS DE AÇO CONSTITUÍDAS POR PERFIS SOLDADOS E LAMINADOS A NBT PASSE A TRATAR APENAS DAS ESTRUTURAS TUBULARES DE AÇO AS ESTRUTURAS MISTAS COM PERFIS DE AÇO SOLDADOS, LAMINADOS, TUBULARES E FORMADOS A FRIO FIQUEM EM UMA NORMA ESPECÍFICA