3_Acções e combinação
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Parte 2 – Verificação da segurança: 1.1 Enquadramento e actuais conceitos de análise e dimensionamento Caso Português : Regulamento de segurança e acções em estruturas de edifícios e pontes (RSA) – documento actual, conceito de coeficientes parciais de segurança Prática anterior - Coeficientes globais de segurança, com tensões admissíveis. Prática de utilização de estruturas metálicas em Portugal foi, até há poucos anos, limitada, sendo relevante em pontes e estruturas ferroviárias. Começa-se a assistir a um desenvolvimento da construção metálica e mista, em novas estruturas São usadas com alguma frequência em reabilitação e reforço estrutural, dadas as vantagens que incorporam relativamente a outras soluções. Nível Europeu : Uniformizar regras de cálculo e dimensionamento para os diversos tipos de estruturas (desde 1975). Com esse objectivo foi criada em 1990 no seio do Comité Europeu de Normalização, a Comissão Técnica CEN/TC 250. Foram então introduzidos os Eurocódigos estruturais. 1
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Parte 2 – Verificação da segurança:
1.1 Enquadramento e actuais conceitos de análise e dimensionamento
Caso Português:
Regulamento de segurança e acções em estruturas de edifícios e pontes (RSA) – documento actual, conceito de coeficientes parciais de
segurança
Prática anterior - Coeficientes globais de segurança, com tensões
admissíveis.
Prática de utilização de estruturas metálicas em Portugal foi, até há
poucos anos, limitada, sendo relevante em pontes e estruturas
ferroviárias.
Começa-se a assistir a um desenvolvimento da construção metálica e
mista, em novas estruturas
São usadas com alguma frequência em reabilitação e reforço estrutural,
dadas as vantagens que incorporam relativamente a outras soluções.
Nível Europeu:
Uniformizar regras de cálculo e dimensionamento para os diversos tipos
de estruturas (desde 1975). Com esse objectivo foi criada em 1990 no
seio do Comité Europeu de Normalização, a Comissão Técnica CEN/TC
250. Foram então introduzidos os Eurocódigos estruturais.
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1.2 Eurocódigos estruturais:
EN 1990 Eurocódigo: Bases de projecto
EN 1991 Eurocódigo 1: Acções em estruturas
EN 1992 Eurocódigo 2: Projecto de estruturas de betão
EN 1993 Eurocódigo 3: Projecto de estruturas metálicas
EN 1994 Eurocódigo 4: Projecto de estruturas mistas aço- betão
EN 1995 Eurocódigo 5: Projecto de estruturas de madeira
EN 1996 Eurocódigo 6: Projecto de estruturas de alvenaria
EN 1997 Eurocódigo 7: Projecto geotécnico
EN 1998 Eurocódigo 8: Disposições para estruturas resistentes
aos sismos
EN 1999 Eurocódigo 9: Projecto de estruturas de alumínio
Estes documentos serão ainda complementados com Anexos Nacionais, que poderão ainda incluir disposições específicas aplicáveis
a cada País aderente. Numa primeira fase os EC’s apresentaram-se sob
a forma de pré normas (ENV), tendo sido recentemente aprovadas as
normas definitivas que substituirão os regulamentos nacionais.
O Eurocódigo 3 (EC3) encontra-se dividido nas seguintes partes:
EN 1993-1 Regras gerais e regras para edifícios
EN 1993-2 Pontes
EN 1993-3 Torres, mastros e chaminés
EN 1993-4 Depósitos, silos e oleodutos
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EN 1993-5 Estacas
EN 1993-6 Estruturas de aparelhos de elevação
A parte fundamental do Eurocódigo 3 (EN1993-1) é ainda subdividida:
EN 1993-1-1 Regras gerais e regras para edifícios (EC3-1-1)
EN 1993-1-2 Resistência ao fogo
EN 1993-1-3 Elementos e chapas finas enformados a frio
EN 1993-1-4 Aço inoxidável
EN 1993-1-5 Elementos laminares
EN 1993-1-6 Resistência e estabilidade de cascas
EN 1993-1-7 Resistência e estabilidade de elementos planos
carregados transversalmente
EN 1993-1-8 Ligações metálicas (EC3-1-8)
EN 1993-1-9 Fadiga
EN 1993-1-10 Fractura
EN 1993-1-11 Dimensionamento de elementos traccionados
EN 1993-1-12 Aços de alta resistência
O Eurocódigo 4 (EN 1994) – Projecto de Estruturas Mistas Aço-Betão
está dividido em 3 partes:
Parte 1-1 Regras gerais e regras para edifícios
Parte 1-2 Resistência ao fogo
Parte 1-3 Pontes
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1.3 Filosofias de dimensionamento
Relativamente às bases de projecto, o Eurocódigo 0 apresenta:
Princípios gerais comuns aos EC’s (ex. princípios e regras de
aplicação, simbologias, referências normativas, etc)
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Requisitos, como noções de segurança, fiabilidade, horizonte de
vida das estruturas (ex. edifício corrente 50 anos)
Princípios de dimensionamento de acordo com os estados limites
o Estados limites últimos
o Estados limites de utilização
Variáveis de base
o Classificação de acções (G, P, Q, A)
o Noção de valor característico
o Outros valores (de combinação, frequente, etc)
o Outras acções (dinâmicas, ambientais, etc)
o Materiais, valores característicos das propriedades
o Dados geométricos (dimensões, imperfeições, tolerãncias)
Princípios genéricos de análise estrutural e dimensionamento
suportado em ensaios
o Classificação de acções (G, P, Q, A)
Verificação da segurança através do método dos coeficientes
parciais de segurança
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Estados limites últimos
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Estados limites últimos: combinações de acções
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Anexo 1 do EC 0: aplicação a edifícios
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Estados limites de utilização:
combinações de acções (EC 0)
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1.4 Perspectiva geral das acções relevantes (de exploração e excepcionais)
Relativamente às acções a considerar no dimensionamento de
estruturas novas, reforços de estruturas ou na reabilitação e reconversão
de estruturas existentes, o Eurocódigo 1 está dividido em 2 partes:
EN 1991-1: parte mais geral, cobre acções em edifícios e acções
de diversos tipos em estruturas em geral (7 partes):
o EN 1991-1-1: acções gerais, densidades, pesos próprios,
acções em edifícios
o EN 1991-1-2: acção do fogo
o EN 1991-1-3: acção da neve
o EN 1991-1-4: acção do vento
o EN 1991-1-5: acção térmica
o EN 1991-1-6: acções durante a execução
o EN 1991-1-7: acções acidentais na sequência de impactos
ou explosões
EN 1991-2: acções em pontes e sua modelação.
A parte 1.1do Eurocódigo 1 apresenta:
Princípios gerais comuns aos EC’s
Classificação das acções (PP e acções impostas)
Situações de dimensionamento (generalidades sobre situações de
carregamento de estruturas)
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Densidades de materiais de construção e armazenados –
complementado com o Anexo A: tabelas, exemplo:
Exemplo de tabela do anexo A do EC1 1-1
Pesos próprios – considerações
Acções impostas em edifícios
o Edifícios residenciais, comerciais e administrativos (exemplo)
o Armazéns e actividades industriais
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o Garagens e zonas utilizadas por veículos (excl. Pontes)
o Coberturas
o Acções específicas em guardas
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1.5. Algumas propriedades dos materiais
Os aços laminados a quente (aços macios correntes), caracterizados
por percentagens de carbono baixas (da ordem dos 0.2 %), apresentam
as seguintes tensões características (EC3):
Valores nominais da tensão de cedência fy e da tensão de rotura à tracção fu dos
aços macios correntes (EN 10025-2)
Espessura t (mm)
Tipo de aço t ≤ 40 mm 40 mm < t ≤ 80 mm
fy (N/mm2) fu (N/mm2) fy (N/mm2) fu (N/mm2)
S 235 235 360 215 360
S 275 275 430 255 410
S 355 355 510 335 470
S 450 440 550 410 550
e as seguintes propriedades complementares:
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Módulo de elasticidade E = 210 000 N/mm2;
Módulo de distorção G = E/[2(1+ν)] N/mm2;
Coeficiente de Poisson ν = 0.3;
Coeficiente de dilatação térmica linear α = 12x10-6 /ºC;
Massa volúmica ρ = 7850 kg/m3.
Em geral os aços macios correntes verificam as seguintes condições de
ductilidade, necessárias para a adopção de métodos plásticos de
análise global das estruturas ou dos seus elementos (EC3):
fu / fy ≥ 1.1;
Extensão após rotura de um provete com um comprimento inicial
de 5.65√A0 (sendo A0 a área da secção transversal) não inferior a
15%;
εu ≥ 15 εy.
Os aços dos perfis enformados a frio em geral apresentam tensões
limite de elasticidade superiores às do aço de base (Parte 1.3 do EC3).
Os aços dos elementos de ligação (parafusos, porcas, anilhas,
soldaduras, etc.) possuem características mais específicas (Parte 1.8 do
EC3).
Nas soldaduras, independentemente do processo de execução, o metal
de adição deve apresentar propriedades idênticas às do metal base.
O betão armado, por seu lado, é constituído por armaduras e betão. As
propriedades mais relevantes do betão são indicadas no quadro 3.1 do
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EC2. As armaduras ordinárias são caracterizadas pela seguinte lei
constitutiva de cálculo:
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