puc pontifícia universidade católica de goiás departamento...

Professor Juliano Geraldo Ribeiro Neto, MSc.

Goiânia,2016.

ESTRUTURAS METÁLICAS

2 – Sistemas Estruturais

PUC – Pontifícia Universidade Católica de Goiás

Departamento de Engenharia Civil

2.1 ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Principais elementos estruturais metálicos são:

• Elementos lineares alongados (hastes ou barras)

• Elementos bidimensionais/planos (placas ou chapas)

2.1 ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Hastes

Formam elementos alongados cujas dimensões transversais são pequenas em

relação ao comprimento.

• Tirante (tração axial)

• Colunas ou escoras (compressão axial)

• Vigas (carga transversal = M+V)

• Eixos (torção)

2.1 ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Hastes

Nas situações práticas, os elementos estão sob ação de solicitações combinadas:

• Esforços de tração e compressão atuam com excentricidade em relação ao eixo

da peça (solicitação de flexotração e flexocompressão);

• Nas hastes comprimidas o efeito de segunda ordem altera a geometria inicial,

podendo conduzir a ruptura por flabagem;

• Nas vigas (M+V) são muitas vezes combinadas com solicitação de torção

(flexotorção).

2.1 ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Placas

• Elementos de relação e/L muito pequeno;

2.1 ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Placas

• Elementos de relação e/L muito pequeno;

• Podem ser usadas isoladamente ;

• Ou como elemento constituinte de sistemas planos ou espaciais.

2.2 SISTEMAS PLANOS

• São formados pela combinação dos principais elementos lineares (tirantes,

colunas e vigas);

• Constituem as estruturas portantes das construções civis.

2.2 SISTEMAS PLANOS

Treliças

• Utilizada tipicamente em coberturas (edifícios industriais e galpões)

• As hastes trabalham predominantemente à tração ou compressão simples

• Modelo teórico considera nós rotulados

• Mas na prática os nós são rígidos (introduzem momentos fletores)

2.2 SISTEMAS PLANOS

Tipos de treliça

2.2 SISTEMAS PLANOS

Treliça

2.2 SISTEMAS PLANOS

Treliça

2.2 SISTEMAS PLANOS

Treliça

2.2 SISTEMAS PLANOS

Grelha plana

• Formada por dois feixes de vigas (ortogonais ou oblíquas)

• Suportam cargas atuando na direção perpendicular ao plano da grelha

2.2 SISTEMAS PLANOS

Grelha plana

• Formada por dois feixes de vigas (ortogonais ou oblíquas)

• Suportam cargas atuando na direção perpendicular ao plano da grelha

• Usadas em pisos de edifícios e superestruturas de pontes

2.2 SISTEMAS PLANOS

Grelha plana

2.2 SISTEMAS PLANOS

Grelha plana

2.3 SISTEMAS APORTICADOS

Pórticos Planos

• Também denominados quadros

• Formados por associação de hastes retilíneas ou curvilíneas com ligações rígidas

entre si.

2.3 SISTEMAS APORTICADOS

Comportamento das ligações

• Funcionamento do sistema estrutural metálico depende essencialmente do

comportamento das ligações

2.3 SISTEMAS APORTICADOS

Comportamento das ligações

2.3 SISTEMAS APORTICADOS

Comportamento das ligações

2.3 SISTEMAS APORTICADOS

Estruturas Aporticadas

Esquema estrutural composto por associações de pórticos, depende do tipo de

detalhe de ligação viga-pilar.

• Pórtico com ligações rígidas

• Estrutura contraventada com ligações flexíveis

2.3 SISTEMAS APORTICADOS

Tipos de estruturas aporticadas

2.3 SISTEMAS APORTICADOS

Tipos de estruturas aporticadas

2.3 SISTEMAS APORTICADOS

Tipos de estruturas aporticadas

2.3 SISTEMAS APORTICADOS

Tipos de estruturas aporticadas

2.3 SISTEMAS APORTICADOS

Tipos de estruturas aporticadas

2.4 SISTEMAS ESPACIAIS

Estruturas Espaciais

Utilizadas em coberturas que necessitam de grandes áreas livres: ginásios,

hangares, centros de exposições e edifícios industriais.

Vantagens:

• Grande rigidez (baixo consumo de aço)

• Facilidade de fixação das instalações, devido ao grande número de nós

• Liberdade arquitetônica na locação de apoios

• Possibilidade de explorar diversas formar arquitetônicas

• Fácil montagem e desmontagem

2.4 SISTEMAS ESPACIAIS

Estruturas Espaciais

2.4 SISTEMAS ESPACIAIS

Estruturas Espaciais

2.4 SISTEMAS ESPACIAIS

Estruturas Espaciais

2.4 SISTEMAS ESPACIAIS

Estruturas Espaciais

2.4 SISTEMAS ESPACIAIS

Estruturas Espaciais

2.5 SISTEMAS MISTOS

Vigas Mistas

Utilização de vigas mistas em sistemas de pisos de edificações

• Ganho de resistência pelo comportamento em conjunto da viga de aço com laje

de concreto

• Maior rigidez (menores deflexões)

• Diminuição do consumo de aço (economia)

2.5 SISTEMAS MISTOS

Vigas Mistas

2.5 SISTEMAS MISTOS

Pilares Mistas

Dos tipos usuais de pilares mistos pode-se citar:

• perfil I de aço totalmente revestido por concreto

• perfil I de aço parcialmente envolvido por concreto

• tubo de aço com seção circular, retangular ou octogonal preenchido por concreto

2.5 SISTEMAS MISTOS

Pilares Mistas

Vantagens:

• resistência adicional aos esforços de compressão;

• redução das seções, com menores custos de pintura;

• diminuição do peso próprio da estrutura e aumento da área útil dos pavimentos;

• maior ductibilidade e resistência sísmica;

• melhor proteção contra o fogo.

2.5 SISTEMAS MISTOS

Pilares Mistas

2.5 SISTEMAS MISTOS

Pilares Mistas

2.5 SISTEMAS MISTOS

Pilares Mistas

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Duas águas em perfil I

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Duas águas em treliça trapezoidal

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Cobertura em Shed

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Cobertura em Shed

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Cobertura em Shed

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Treliça em arco

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Treliça em arco

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Partes de um galpão (perspectiva)

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Partes de um galpão (planta)

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Elementos construtivos

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Elementos construtivos (linha de corrente rígida e frechal)

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Elementos construtivos (linha de corrente rígida)

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Elementos construtivos (linha de corrente rígida)

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Elementos construtivos (frechal)

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Elementos construtivos (linha de corrente flexível)

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Elementos construtivos (mão-francesa)

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Elementos construtivos

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Exemplo

2.6 GALPÕES INDUSTRIAIS

Exemplo