CADASTRE-SE
Até certo nível de tensão aplicada, o material apresenta regime elásticolinear, seguindo a lei de Hooke e a deformação específica é proporcional ao esforço aplicado. A proporcionalidade pode ser observada no trecho reto do diagrama tensão-deformação e a constante de proporcionalidade é denominada módulo de deformação longitudinal ou módulo de elasticidade. Quando se ultrapassa o limite de proporcionalidade (fp), tem lugar a fase plástica, onde ocorrem deformações crescentes sem variação de tensão, o chamado patamar de escoamento. O valor constante dessa tensão é a mais importante característica dos aços estruturais e é denominada resistência ao escoamento. Após o escoamento, a estrutura interna do aço se rearranja e o material passa pelo encruamento, em que a tensão varia novamente com a deformação específica, porém de forma não-linear.
O valor máximo da tensão antes da ruptura é denominado resistência à ruptura do material. A resistência à ruptura do material é obtida dividindo-se a carga máxima que ele suporta, antes da ruptura, pela área da seção transversal inicial do corpo de prova. Observa-se que fu é calculado em relação à área inicial, apesar de o material sofrer uma redução de área quando solicitada à tração. Embora a tensão verdadeira deva ser calculada considerando-se a área real, a tensão tal como foi definida anteriormente é mais importante para o engenheiro, pois os projetos são feitos com base nas dimensões iniciais.
Em um ensaio de compressão, sem a ocorrência de flambagem, obtémse um diagrama tensão-deformação similar ao do ensaio de tração.
1- Introdução
As estruturas se caracterizam por serem as partes mais resistentes de uma construção. São elas que absorvem e transmitem os esforços, sendo essenciais para a manutenção da segurança e da solidez de uma edificação. Uma estrutura é formada por elementos estruturais, que combinados dão origem aos sistemas estruturais. A finalidade de uma estrutura é receber e transmitir os efeitos das ações sofridas para o solo. Dessa forma, as estruturas devem ser construídas com materiais que não são perfeitamente rígidos, chamados materiais estruturais.
A execução de uma construção, seja ela de grande ou pequeno porte, implica obrigatoriamente na construção de uma estrutura suporte, que necessita de uma projeto, planejamento e execução própria. Desta forma, a estrutura em uma construção tem como finalidade assegurar a forma espacial idealizada garantindo integridade à edificação por tanto tempo quanto o necessário.
Durante o período de atividades do presente projeto, foi possível estudar a fundo vários importantes sistemas estruturais, sistemas esses que foram encontrados nas estruturas analisadas. São eles: treliças planas, vigas treliçadas, treliças espaciais, blocos de alvenaria estrutural, vigas, pilares, lajes, grelhas e cascas cilíndricas. Além dos sistemas estruturais, foi possível também estudar importantes materiais, dentre eles: o aço estrutural (em especial, os aços patináveis), a madeira e o concreto armado (material do qual são feitos os blocos de alvenaria estrutural, lajes e vigas).
Estrutura
Ações
Ações são as causas que provocam o aparecimento de esforços ou deformações nas estruturas. Quando há aplicação de forças, diz-se que estas forças são ações diretas e quando há deformações impostas a uma estrutura e estas originam esforços na estrutura diz-se que estas deformações geram ações indiretas. Em relação ao tempo, as ações podem ser dos seguintes tipos:
· ações permanentes: são aquelas que ocorrem com valores constantes ou de pequena variação em torno de um valor médio, durante toda a vida da construção, como por exemplo o peso próprio da estrutura;
· ações variáveis: são aquelas cujos valores variam significativamente durante toda a vida da construção como cargas acidentais (ex:vento);
· ações excepcionais: são aquelas que têm duração extremamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da construção, entretanto, devendo ser consideradas no projeto de determinadas estruturas (ex:explosão).
Combinações de ações
As ações permanentes são consideradas em sua totalidade. Já das ações variáveis, são consideradas apenas as parcelas que produzem efeitos desfavoráveis para a segurança da estrutura. As ações incluídas em cada combinação devem ser consideradas com seus valores representativos, multiplicadas pelos respectivos coeficientes de ponderação das ações.
Classes de carregamento :Um carregamento é especificado pelo conjunto das ações que têm probabilidade não desprezível de ação simultânea. A classe de carregamento é definida pela duração acumulada prevista para a ação variável tomada como ação variável principal, na combinação considerada. Segue a tabela com tais classes de carregamento.
Carregamento normal
Um carregamento é dito normal quando inclui apenas ações decorrentes do uso previsto para a construção. Corresponde à classe de carregamento de longa duração, podendo ter duração igual ao período de referência (ou vida útil) da estrutura. No carregamento normal as eventuais ações de curta ou média duração terão seus valores atuantes reduzidos a fim de que a resistência do material possa ser considerada como correspondente apenas às ações de longa duração. (ex: projeto de uma casa de madeira, onde serão levados em consideração os carregamentos comuns: peso próprio, sobrecarga, etc)
Carregamento especial
Um carregamento é dito especial quando inclui a atuação de ações variáveis de natureza especial, cujos efeitos superam em intensidade os efeitos produzidos pelas ações consideradas no carregamento normal. Corresponde à classe de carregamento definida pela duração acumulada prevista para a ação variável especial considerada (ex:neve).
Carregamento excepcional
Um carregamento é dito excepcional quando inclui ações excepcionais que podem provocar efeitos catastróficos (ex:explosão).
Carregamento de construção
Um carregamento é dito de construção quando é transitório e deve ser definido em cada caso particular em que haja risco de ocorrência de estados limites últimos já durante a construção. Corresponde à classe de carregamento definida pela duração acumulada da situação de risco (ex.: içamento de uma tesoura por um guindaste).
Classificação dos carregamentos
Situações de projeto
As seguintes ações devem ser consideradas no projeto: situações duradouras, situações transitórias e situações excepcionais. Para cada estrutura particular devem ser especificadas as situações de projeto a considerar, não sendo necessário levar em conta as três possíveis situações de projeto em todos os tipos de construção.
Situações duradouras
Situações duradouras são aquelas que podem ter duração igual ao período de referência da estrutura. São consideradas no projeto de todas as estruturas.
Nas situações duradouras, para a verificação da segurança em relação aos estados limites últimos consideram-se apenas as combinações últimas normais de carregamento e, para os estados limites de utilização, as combinações de longa duração ou de média duração (ex:placa de propaganda sobre um beiral).
Situações transitórias
Situações transitórias são aquelas que têm duração muito menor que o período de vida da construção. São consideradas apenas para as estruturas de construções que podem estar sujeitas a algum carregamento especial, que deve ser explicitamente especificado para o seu projeto. Em casos especiais pode ser exigida a verificação da segurança em relação a estados limites de utilização, considerando combinações de ações de curta duração (combinações raras) ou combinações de duração média (combinações especiais) (ex: conserto de um telhado).
Situações excepcionais
Situações excepcionais são aquelas que têm duração extremamente curta. São consideradas somente na verificação da segurança em relação a estados limites últimos. Devem ser consideradas somente quando a segurança em relação às ações excepcionais contempladas não puder ser garantida de outra forma, tal como o emprego de elementos físicos de proteção da construção, ou a modificação da concepção estrutural adotada. Devem ser explicitamente especificadas para o projeto das construções particulares para as quais haja necessidade dessa consideração.
Materiais estruturais
Um material estrutural para ser considerado como tal, deve possuir outras características, que não sejam somente a resistência à tração e/ou compressão, ele deve apresentar características como plasticidade e elasticidade. Quando tensionado, um material estrutural pode apresentar comportamento elástico ou plástico. Possui comportamento elástico quando retorna a sua posição original após sofrer uma tensão, sem deixar, portanto deformações residuais. Em contrapartida um material estrutural apresenta comportamento plástico quando fica com alguma deformação residual após sofrer um esforço de tensão.
Os principais materiais estruturais aplicados à construção civil são: o aço, concreto e a madeira.
Aço
O aço é muito empregado na construção civil. Possui como características: excelente resistência à tração, elevadas dureza e plasticidade, ductibilidade, alta condutividade térmica e elétrica.
Propriedades Mecânicas dos Aços Estruturais Uma barra metálica submetida a um esforço crescente de tração sofre uma deformação progressiva de extensão. A relação entre a tensão aplicada (σ = F/área) e a deformação linear específica (ε = ∆λ /λ) de alguns aços estruturais pode ser vista em diagramas tensão-deformação.