Introdução Estruturas Mistas - EcivilUFES
23/10/2013Universidade Federal do Espírito SantoEstruturas Mistas de Aço e ConcretoProf. Fernanda CalenzaniCurso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoPrograma DetalhadoEstruturas Mistas Aço e Concreto1. Informações Básicas4 Pilares Mistos4.1 GeneralidadesMateriais4.2 Tipos de pilares mistosPropriedades das seções4.3 Disposições construtivasAções e análise estruturalEstados limites últimos e de utilização 4.4 Dimensionamento à compressão simples4.5 Dimensionamento à flexo-compressão4.6 Regiões de introdução de cargas2 Vigas Mistas2.1 Generalidades2.2 Conectores de cisalhamento2.3 Vigas mistas biapoiadas interação total2.4 Vigas mistas biapoiadas interação parcial2.5 Estados limites de serviço1.11.21.31.43 Lajes Mistas3.13.23.33.43.5IntroduçãoVerificação da fôrma de aço antes da cura do concretoVerificação da laje após a cura do concretoAções a serem consideradasDisposições construtivas Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto1
23/10/2013Bibliografia1. Notas de aula (arquivos Power Point e exercícios resolvidos em sala)2. QUEIROZ, G., PIMENTA, R. J., MARTINS, A. G. Estruturas Mistas VOL 1e VOL 2, CBCA (Centro brasileiro da construção em aço) – 20103. ABNT NBR 8800:2008 Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistasde aço e concreto de edifícios4. Composite structures of steel and concrete. R.P. Johnson – 19945. Elementos das estruturas mistas aço-concreto. Gilson Queiroz - 2001Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoSistema de AvaliaçãoCurso de Estruturas Mistas Aço e Concreto2
23/10/2013IntroduçãoSistemas mistos aço-concreto“Denomina-se sistema misto aço-concreto àquele no qual umperfil de aço trabalha em conjunto com o concreto(geralmente armado), formando um pilar misto, uma vigamista, uma laje mista ou uma ligação mista. A interaçãoentre o concreto e o perfil de aço pode se dar por meiosmecânicos (conectores, mossas, ressaltos etc.), por atrito, ouem alguns casos, por simples aderência e repartição dascargas (como em pilares mistos sujeitos apenas a forçanormal de compressão). Uma estrutura mista é formada porum conjunto de sistemas mistos”.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoIntroduçãoSistemas mistos aço-concretoVantagensCom relação às estruturas de concreto:-possibilidade de dispensa de fôrmas e escoramentos-redução do peso próprio e do volume da estrutura-aumento da precisão dimensional da construçãoCom relação às estruturas de aço:-redução considerável do aço estrutural-redução das proteções contra incêndio e corrosãoCurso de Estruturas Mistas Aço e Concreto3
23/10/2013IntroduçãoSistemas mistos aço-concretoVigas mistasConstituídas de um perfil de aço suportando uma lajede concreto apoiada na mesa superior e a ela ligadapor meio de conectores. Vigas mistas aço-concreto têmsido considerado o sistema estrutural mais eficientepara suportar as cargas gravitacionais de pisos deedifícios, devido, principalmente, à facilidade deconstrução e à redução de peso da viga de aço.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoIntroduçãoSistemas mistos aço-concretoVigas mistasVantagens-Aumento considerável na rigidez do piso-Menor peso dos perfis de aço, redução de 20% a 40%-Menor altura da seção viga-lajeCurso de Estruturas Mistas Aço e Concreto4
23/10/2013IntroduçãoSistemas mistos aço-concretoLajes mistasLajes mistas são aquelas em que a fôrma de aço éincorporada ao sistema de sustentação das cargas,funcionando, antes da cura do concreto, como suporte dasações permanentes e sobrecargas de construção e, depoisda cura, como parte ou toda a armadura de tração dalaje. São também chamadas de lajes com fôrma de açoincorporadaCurso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoIntroduçãoSistemas mistos aço-concretoLajes mistasA fôrma de aço deve ser capaz de transmitir o cisalhamentolongitudinal na interface aço-concreto:Ligação mecânica – mossasLigação por atrito – confinamentodo concreto nas fôrmas de açocom cantos reentrantes.Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto5
23/10/2013IntroduçãoSistemas mistos aço-concretoLajes mistasO steel deck suportasobrecargas de até 2 t/m²e dispensa escoramentospara vãos de 2 m a 4 m.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoIntroduçãoSistemas mistos aço-concretoPilares mistos aço concretoPilar misto é uma peça sujeita a compressão pura ouflexo-compressão, formada por um perfil de açoenvolvido por concreto ou por um tubo de açopreenchido de concreto, construída de forma que aço econcreto trabalhem juntos sem escorregamento relativosignificativo na superfície de contatoCurso de Estruturas Mistas Aço e Concreto6
23/10/2013IntroduçãoPilares mistos aço concretoCurso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoIntroduçãoSistemas mistos aço-concretoPilares mistos aço concretoCurso de Estruturas Mistas Aço e Concreto7
23/10/2013IntroduçãoSistemas mistos aço-concretoPilares mistos aço concretoCurso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoIntroduçãoSistemas mistos aço-concretoPilares mistos aço concretoCurso de Estruturas Mistas Aço e Concreto8
23/10/2013IntroduçãoSistemas mistos aço-concretoLigações mistasUma ligação é denominada mista quando a laje deconcreto participa da transmissão de momento fletor deuma viga mista para um pilar ou para outra viga mista dovão adjacente.Numa viga mista com ligação mista, o peso do perfil deaço é reduzido em, aproximadamente 8%,em relação aopeso do perfil da viga mista simplesmente apoiada.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoIntroduçãoSistemas mistos aço-concretoLigações mistasCurso de Estruturas Mistas Aço e Concreto9
23/10/2013IntroduçãoSistemas mistos aço-concretoLigações mistasCurso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicasMateriaisO concreto é um material frágil, composto basicamente de argamassa(cimento, agregados miúdos e aditivo) e de agregados graúdos,contendo um grande número de microfissuras (principalmente nasregiões de contato entre a argamassa e os agregados graúdos), mesmoantes de ser sujeito a cargas odeObservam-se três estágios em ensaios de compressão axial de corpos de provade concreto:- O primeiro estágio corresponde a tensões inferiores a 30% da resistênciaúltima a compressão fc. Neste estágio, as fissuras no concreto permanecempraticamente inalteradas, resultando em um comportamento linear.Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto10
23/10/2013Informações básicas- O segundo estágio corresponde a tensões entre 30% e 75% de fc,quando as fissuras começam a aumentar de comprimento e,posteriormente algumas fissuras em superfície de agregados vizinhoscomeçam a se unir formando fissuras na argamassa. O materialapresenta comportamento não linear, porém, a propagação defissuras é estável.- O terceiro estágio corresponde a tensões acima de 75% de fc,quando ocorrem fratura instável, com falha progressiva do concretocausada por fissuras através da argamassa. Finalmente, macrofissuras formam-se paralelamente à direção da carga, causando ocolapso do corpo de prova.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicasO valor de fc é obtido na ruptura de cada corpo de prova, mas nãoé o utilizado nos projetos e sim o valor de fck que é a resistênciacaracterística à compressão do concretoCurso de Estruturas Mistas Aço e Concreto11
23/10/2013Informações básicasexcedidaCurso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicasComportamento do concreto em ensaio de traçãoEm geral, o limite de elasticidade ocorre quando a tensão chega a 60% a 80%da resistência última à tração ft. Acima desse limite, as microfissurascomeçam a crescer. A propagação instável das fissura começa muito cedo,resultando em um comportamento bastante frágil. A interface entre aargamassa e agregados tem resistência à tração significativamente inferior àda argamassa, e esta é a principal causa da baixa resistência à tração doconcreto.Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto12
23/10/2013Informações básicasPropriedades Peso específico do concreto normal – 24 kN/m3 Coeficiente de dilatação térmica a temperatura ambiente – 10-5/ºC Resistência característica à compressão, fck, obtida por meio deensaios, com faixa usual de 20 a 40 MPa. Resistência característica à tração, ftk, também obtida por meio deensaios – na ausência de ensaios, o valor de ftk pode serdeterminado em função de fck,fct,m 0,3 (fck)2/3fctk,inf 0,7 fct,mfctk,sup 1,3 fct,monde:fct,m e fck são expressos em MPa.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicas Módulo de elasticidade secante Ec- utilizado na análise elástica etambém obtido em ensaios – na ausência de ensaios, o valor domódulo de elasticidade secante pode ser determinado em função dofck,Eci 5 600 (fck)1/2Eci e fck são dados em MPa.Ecs 0,85 Eci Coeficiente de poisson – 0,2Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto13
23/10/2013Informações básicasCritérios de falhaQuando o concreto está sujeito a estados multiaxiais de tensões, existemcritérios de falha que permitem determinar se o concreto falha poresmagamento ou fissuração, dentre os quais o critério de William &Warnke (1975).Considere um sistema dereferência nocoordenadasqual assãoosvalores de σ1, σ2 e σ3.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicasCritérios de falhao critério de William & Warnke corresponde a uma superfície com eixoigualmente inclinado em relação aos três eixos coordenados.A resistência do concretoàcompressãotriaxial(concreto confinado) podeserdezenadevezessuperior à da resistência àcompressão uniaxial.Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto14
23/10/2013Informações básicasAplicando-se este critério ao caso particular de solicitação biaxial, obtêm-se asseguintes condições de falha, onde σ1, σ2 e σ3 não estão necessariamente naordem decrescente: para σ1 0, σ2 0, σ3 0(a falha é por fissuração no planoperpendicular à tensão que atingiu olimite) para σ1 0, σ2 0, σ3 0(a falha é por fissuração no planoperpendicular a σ1) para σ1 0, σ2 0, σ3 0(a falha é por fissuração no planoperpendicular a σ2) para σ1 0, σ2 0, σ3 0(a falha é por esmagamento)Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicasRetração e deformação lenta do concretoA retração do concreto é uma redução de volume causada pela perda deágua por evaporação, que ocorre nas regiões próximas à superfície. Adeformação lenta é uma redução de volume de regiões sujeitas àcompressão por um longo período de tempo. A compressão força odeslocamento da água do interior da região comprimida para asuperfície, onde se dá a evaporação. As deformações correspondentes aambos os fenômenos afetam as respostas de uma estrutura, devendo serconsideradas na análise.Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto15
23/10/2013Informações básicasAçoLiga de ferro-carbono com alguns elementos adicionais, podendo tersuas propriedades mecânicas alteradas por meio de conformaçãomecânica ou tratamento térmico. È um material dútil, com deformaçõesde ruptura da ordem de 5% a 40%. Nas estruturas mistas, o aço éempregado nos perfis, nas barras de armadura, nos conectores decisalhamento, nos parafusos e nas fôrmas metálicas incorporadas aoconcreto em lajes mistas.Comportamento em ensaio de traçãoO aço pode apresentar dois tipos básicos de comportamento, com ou sempatamar de escoamento. Os aços dos perfis, das armaduras laminadas edas fôrmas têm patamar de escoamento. O aço das armaduras trefiladas edos conectores não têm.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicasComportamento em ensaio de compressãoNo ensaio de compressão, o comportamento do aço é similar aoobservado no ensaio de tração, até o escoamento e início doencruamento. Não existe uma resistência última a compressão (como natração), havendo um crescimento ilimitado da resistência até a ruptura.Propriedades Peso específico do aço – 77 kN/m3 Coeficiente de dilatação térmica a temperatura ambiente – 1,2.10-5/ºC limite de escoamento, fy, e limite de resistência à tração – obtidos pormeio de ensaios de tração. Módulo de elasticidade – também obtido por meio de ensaios de traçãodeve ser tomado igual a 200 GPa para todos os aços dos perfis,conectores de cisalhamento e das fôrmas de aço incorporadas. Para oaço das armaduras, o módulo deve ser tomado igual a 210 GPA coeficiente de poisson – 0,3 por meio da relação entre E, G e ν.Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto16
23/10/2013Informações básicasCritérios de escoamentoQuando o aço é sujeito a estados multiaxiais de tensões, os dois critériosde escoamento mais utilizados são o de Tresca e o de Von Mises,apresentados a seguir (σ1, σ2 e σ3 não estão necessariamente na ordemdecrescente).max[σ 1 σ 2 , σ 1 σ 3 , σ 3 σ 2 ] f y(σ1 σ 3 )2 (σ 2 σ 3 )2 (σ1 σ 2 )2 f 22yAplicando-se o critério de Von Mises ao estado de cisalhamentosimples, obtém-se τ f y 3 , assim, f y 3 é o limite deescoamento por cisalhamento conforme o critério de Von Mises. Pelocritério de Tresca obtem-se f y 2 para esse limite.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicasEm um sistema de referência no qual as coordenadas são os valoresde σ1, σ2 e σ3 , o critério de Von Mises corresponde a umasuperfície cilíndrica com eixo igualmente inclinado em relação aostrês eixos coordenados e com raio igual f y 2 3Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto17
23/10/2013Informações básicasPropriedades das seçõesPropriedades plásticasPara determinação de resistências últimas de peças mistas, com perfis deaço compactos, sujeitas às ações de cálculo, (mesmo quando for feita aanálise elástica), usam-se propriedades plásticas da seção, obtidas a partirde diagramas de blocos de tensões na seção do perfil de aço e na seçãode concreto armado.Admite-se também que o concreto atinja uma tensão uniforme decompressão de 0,85fcd, sendo o coeficiente 0,85 devido ao efeito Rusch.A resistência do concreto à tração é sempre desprezada.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicasPropriedades das seçõesPropriedades elásticasPara determinação de deslocamentos e tensões de peças mistas, sujeitasàs ações nominais, no regime elástico, usam-se propriedades elásticasdas seções transformadas. Tais propriedades são obtidas a partir daredução das larguras dos componentes de concreto, por meio da razãomodular E/Ec. É necessário que o limite de escoamento não seja atingidona seção de aço nem nas barras da armadura. É necessário também que atensão 0,85fck não seja atingida no concreto. O concreto em tração équase sempre é desprezado. Para levar em conta a deformação lenta,causada pelas cargas de longa duração, reduz-se o módulo secante doconcreto Ec, no cálculo da razão modular.Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto18
23/10/2013Informações básicasRelações largura-espessura da seção de aço, NBR 8800(2008)Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicasAções e Análise EstruturalNa análise estrutural, deve ser dada devida atenção aos estágios daconstrução, incluindo efeitos das ações na estrutura puramente de aço (nafase anterior à de concretagem e na fase de concretagem) e na estruturamista (após a cura do concreto e retirada dos eventuais escoramentos)Análise ElásticaPode ser utilizada tanto para verificação dos estados limites últimosquanto para verificação dos estados limites de utilização. É necessárioque as tensões obtidas na análise, com base nas propriedades elásticasdas seções, fiquem abaixo dos limites de escoamento nos aços do perfil eda armadura, e de aproximadamente 0,4 fck no concreto.Os efeitos dos deslocamentos devem ser considerados, estabelecendo-seo equilíbrio na posição deformada (análise de 2ª ordem).Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto19
23/10/2013Informações básicasAnálise Rígido-PlásticaA análise rígido-plástica também denominada análise limite, baseia-sena redistribuição plástica de momentos na estrutura, até que ummecanismo de rótulas plásticas seja formado. É necessário que asrótulas plásticas tenham condições de serem formadas e que asprimeiras a se formar tenham capacidade de sofrer rotação até que seformem as demais. Para isso é necessário que os perfis tenham seçõestransversais com relações adequadas largura-espessura dos elementos.É necessário também que o aço tenha patamar de escoamento.Em estruturas mistas, consideram-se rótulas plásticas apenas nas vigasou nas ligações, devido à insuficiência de informações sobre acapacidade de rotação de pilares.Só é aplicável para verificação de estados limites últimos e parasistemas indeslocáveis , uma vez que os deslocamentos ficamindeterminados.Curso de Estruturas Mistas Aço e ConcretoInformações básicasAnálise Elasto-PlásticaÉ o tipo mais genérico, aplicável em qualquer situação, porém, o maistrabalhoso. Baseia-se na teoria geral da plasticidade e leva em conta aplastificação progressiva da estrutura após a fase elástica. Devido asua complexidade, ela é simplificada, não levando em conta osproblemas de flambagem local.Observação: Normalmente as análises dinâmicas, quandonecessárias, são feitas no regime elásticoCurso de Estruturas Mistas Aço e Concreto20
Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto Lajes mistas O steel deck suporta sobrecargas de até 2 t/m² e dispensa escoramentos para vãos de 2 m a 4 m. Sistemas mistos aço-concreto Introdução Curso de Estruturas Mistas Aço e Concreto Sistemas mistos aço-concreto Pilares mistos aço concreto Pilar misto é uma peça sujeita a compressão .
Steel Deck, enquanto a segunda e a terceira são compostas por pilares mistos (revestidos na segunda e preenchidos na terceira), vigas mistas e lajes com Steel Deck. O modelo numérico das estruturas foi lançado no programa computacional SAP2000, e o dimensionamento dos elementos foi feito de acordo com a ABNT NBR 8800:2008.
compressão dos aços utilizados em estruturas são iguais , variando entre amplos limites, desde 300 MPa até valores acima 1200 MPa. 1.2 TIPOS DE AÇOS ESTRUTURAIS Segundo a composição química, os aços utilizados em estruturas são divididos em dois grupos: aços-carbono e aços de baixa liga .
viabilizou uma construção sem fôrmas e sem escoramento, o que mostra que o sistema misto apresenta vantagens de utilização frente a outros sistemas construtivos. Palavras-chave: Piso misto aço-concreto; Vigas mistas; Lajes mistas Steel Deck; Dimensionamento de piso misto.
ANÁLISE DE CUSTOS DIRETOS DE LAJES MISTAS STEEL DECK E COMPARATIVO DE CUSTOS COM LAJES PRÉ-MOLDADAS COM VIGOTAS TRELIÇADAS Trabalho de Conclusão de Curso de graduação, apresentado como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
g ge gi g ()4 3 3 4 g ge gi g (6 3) 6 9 1.3.MÉTODOS DE RESOLUÇÃO DE ESTRUTURAS HIPERESTÁTICAS 1.1.4. Método das Forças (ou dos Esforços ou da Flexibilidade) Incógnitas: forças Equações: compatibilidade de deslocamentos * Processo: liberam-se os vínculos excedentes ou hiperestáticos
Sistema misto de aço e concreto “Sistema no qual um perfil de aço trabalha em conjunto com o concreto por meios mecânicos, por atrito ou por . Steel Deck: 5.000 a 6.000m² por mês Concretagem das lajes: 5.000 a 6.000m² por mês Proteção passiva: 500m² por dia
Análise e Dimensionamento de Pórticos Mistos Aço-Betão iii RESUMO Este trabalho apresenta uma abordagem abrangente das estruturas mistas aço-betão, com ênfase nos pórticos mistos, consequentemente em edifícios e principais elementos que compõem o sistema
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