Elementos Estrutura Mecânica, Exercícios de Mecânica

Baixe Elementos Estrutura Mecânica e outras Exercícios em PDF para Mecânica, somente na Docsity!

MECÂNICA ESTRUTURAL 1

3DXOR3LORWR

'HSDUWDPHQWRGH0HFkQLFD$SOLFDGD(VFROD6XSHULRUGH7HFQRORJLDHGH*HVWmR

6HWHPEUR

ESTRUTURA

-^

Definição:^ –

Qualquer corpo sólido capaz de oferecer resistência mecânica às acções exteriores, quaisquer quesejam a sua natureza, a sua forma e a maneira como está ligado ao meio envolvente.

FERRO NAS EDIFICAÇÕES

-^

1770, Liverpool, elementos de ferro no suporte nas galerias St. Anne.

-^

1781, Louvre-Paris, cobertura de ferro.

-^

1797, Shrewsbury (fábrica Benyons), pilares, vigas e montantes de fundição de ferro.

-^

1851, Palácio de crital, estrutura ligeira e cobertura em vidro.

•^

Estruturas porticadas

-^

Estruturas treliçadas

-^

Estruturas em membrana

-^

etc.

•^

Raramente uma estrutura real corresponderá à estrutura idealizada que foi consideradana análise:^ –

O material de que a estrutura é feito não deverá possuir exactamente as propriedadesassumidas;

-^

As dimensões não correspondem exactamente aos seus valores teóricos;

-^

Os detalhes estruturais como por exemplo, placas de reforço, barras de apoio ou outroelemento não principal, podem tornar a análise mais complicada.

•^

Neste caso:^ –

Foi assumido que a zona de encastramento ao solo poderiaser considerado um encastramento perfeito, no entanto,pode não ser o caso realmente existente.

-^

A^

largura

adicional

da

ligação

à

base

da

coluna

foi

ignorada bem como a placa de reforço na ligação colunaviga.

-^

A^

placa

de

“gusset”

foi

assumida

como

uma

ligação

perfeitamente rígida, o que na realidade poderá permitiralguma rotação relativa entre os elementos.

-^

A dimensão da coluna foi considerada entre a placa deapoio de ligação ao solo e a linha média de altura da viga.

-^

O vão do elemento viga foi medido desde a linha média dacoluna até ao ponto de aplicação da carga.

9$17$*(16'$6(67585$6(0$d

•^

Pré fabricação, permie diminuir os prazos de execução da obra;

-^

Grande

resistência

do

material,

permite

vencer

grandes

vãos

com

elementos

esbeltos.

-^

Secções reduzidas, conferem maior aproveitamento do espaço.

-^

Adaptibilidade de uma estrutura metálica, construída por elementos.

-^

Assemblagem com outros elementos não estruturais (fachadas e coberturas).

-^

Redução de custos. Um pavilhão em aço pode representar 10 a 15 % do custo total.

-^

Facilidade na alteração da forma de uma estrutura.

-^

Material reciclável, comportando sempre um valor.

SOLUÇÕES ESTRUTURAIS

•^

Londres 30 ST MARY AXE – Edifício em construção metálica.

SOLUÇÕES ESTRUTURAIS

•^

Definida a configuração geral da edificação, é necessário decidir sobre a tipologiados nós de ligação (do articulado até ao encastramento).

-^

Em alguns casos, recorre-se à análise simplificada de uma estrutura em pórticosplanos (vigas e pilares).

-^

Estrutura de nós articulados: Não se transmitem momento entre os elementos.^ –

Pilares contínuos e vigas apoiadas;

-^

Pilares contínuos e vigas contínuas e apoios simples entre ambos;

•^

Estrutura de nós rígidos: Transmitem momento entre os elementos.

DETALHES CONSTRUTIVOS

•^

Pormenores para soluções em construção metálica.

q [N/m]

q [N/m]

CONCEITOS DA MECÂNICA DOS MATERIAIS

•^

Lei de hooke generalizada

---

• • γ

τ

γ

τ

γ

τ

λ ε

σ

λ ε

σ

λ ε

σ

...

.

.

. 2

.

.. 2

.

.

. 2 = = =

∆

=

∆

=

∆

=

(^

)(^

ν ν

λ^

. 2 1 1 .^ −

=^

(

]]

\

[[

ε^

•^

Princípio da sobreposição de efeitos (domínio linear).

   

= = =

∑ ∑^ ∑

0 0 0

)[ )\ )^ ]

  

= = =

∑ ∑ ∑

0 0 0

[ ^ ] 0 0 0

•^

Lei de Newton (Equilíbrio de corpos).

-^

Diagrama de esforços internos e convenção de sinais.

ex:

S^

S^

S^

S^

S

5(*8/$0(172'((6758785$6'($d2

3$5$(',)À&,26± 5($(

•^

Objectivo:^ –

objectivo

deste

regulamento

visa

estabelecer

regras

a

observar no

projecto

e

na

execução de estruturas de aço para edifícios e obras análogas, cujos elementos sejam deaço laminado a quente.

•^

Quem pode projectar :^ –

projectos de estruturas de aço devem ser elaborados por técnicos com formaçãoadequada à natureza e importância das obras e para o efeito habilitados pela legislaçãoem vigor.

•^

Os projectos devem conter :^ –

As peças escritas e desenhadas, necessárias para a justificação do dimensionamento erespectiva verificação, bem como para a execução da obra.

-^

Estes

projectos

devem

ser

submetidos

à

verificação

e

aprovação

das

entidades

competentes, de acordo com a legislação em vigor.

•^

Estruturas metálicas:^ –

Uma

estrutura

metálica

é

constituída

por diferentes

elementos

estruturais

que

se

encontram ligados entre si pelas mais variadas formas. As ligações devem pois garantira transferência de esforços considerados no projecto estrutural como um todo, bemcomo garantir a devida resistência nas ligações ao exterior

MATERIAL AÇO – PROPRIEDADES MECÂNICAS •^

Norma Portuguesa NP 1729 (1981):

Tensão de cedência (Mpa) =

I^ \G

Designação

Aço

235

S

Fe

275

S

Fe

355

S

Fe

PROPRIEDADES MECÂNICAS A TEMP. ELEVADAS^ •^

As propriedades do aço (Eurocódigo) a temperatura elevada são dependentes donivel de temperatura e dos efeitos de transformação metalúrgica que ocorrem.3.50E+083.00E+082.50E+082.00E+081.50E+081.00E+085.00E+07 0.00E+

Deformação

Tensão [Pa]

600 [ºC]

500 [ºC]

400 [ºC]

300 [ºC]

200 [ºC]

1.2^1 0.8 0.6 0.4 0.2^00

200

400

600

800

1000

1200

Temperatura [ºC]

θy, K

1.2^1 0.8 0.6 0.4 0.2^00

200

400

600

800

1000

1200

Temperatura [ºC]

E[20ºC]/KθE,=KE K

PROPRIEDADES MECÂNICAS A TEMP. ELEVADAS •

Elevados gradientes térmicos e diferentes procedimentos dearrefecimento

modificam

a^

estrutura

do

material

e

em

consequência, as propriedades do aço.^ –

Baixa taxas de arrefecimento após o aço ter sido submetido atemperaturas

elevadas,

implicam

seguir

o^

diagrama

de

equilíbrio.

-^

Qualquer taxa de arrefecimento aplicada ao aço, interpretadacomo não seguindo o diagrama de equilíbrio, deve ser analisadano diagrama TTT.

-^

Diferentes taxas de arrefecimento e níveis de temperatura, sãoresponsáveis por produzir diferentes fases de estrutura material(ferrite+perlite, perlite+bainite, martensite, etc.).