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PALESTRA TÉCNICA
ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO
Prof. Marcos Alberto Ferreira da Silva
Rio de Janeiro, 2016
Qual o sistema estrutural mais adequado para a minha obra?
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Qual o sistema estrutural mais adequado para a minha obra?
Concreto Armado
Concreto Protendido
Estrutura Metálica
Alvenaria Estrutural
Estrutura de Madeira
ESCOLHA DO SISTEMA CONSTRUTIVO
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Qual o sistema mais adequado?
Decisão tomada "com base nas
necessidades da obra e nas
características de cada sistema".
Analisar o maior número possível de
aspectos representativos da obra.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Qual o sistema mais adequado?
Priorizar as características mais
importantes e também as desejáveis.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
JAMAIS COMPARAR O CUSTO
DIRETO DOS INSUMOS.
SEMPRE COMPARAR A
RELAÇÃO CUSTO-BENEFÍCIO.
Qual o sistema mais adequado?
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Sistema formado por elementos
mistos de aço e concreto
Qual o sistema mais adequado?
Solução econômica e racional para o
sistema estrutural de edifícios de
múltiplos pavimentos.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Estruturas de Concreto Armado: vigas,
pilares e lajes são constituídas por concreto
de qualidade estrutural e barras de aço
(armadura) adequadamente dimensionadas e
detalhadas, imersas no concreto simples.
Estruturas Metálicas: vigas e pilares
são perfis laminados, soldados ou formados
a frio, adequadamente dimensionados, cuja
união é feita pelas ligações, que podem
ser soldadas ou parafusadas.
Qual o sistema mais adequado?
Estruturas Híbridas: elementos estruturais de
diferentes materiais compondo a mesma
estrutura; trabalham independentes.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Pilares e vigas
de aço. Núcleo
de C.A.
Estrutura de cobertura
em aço e pilares de
concreto armado.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Formados pela combinação de perfis
de aço e concreto estrutural de forma
que os materiais “trabalhem
conjuntamente” para resistir aos
esforços solicitantes, visa aproveitar
as vantagens de cada um deles.
ELEMENTOS MISTOS AÇO-CONCRETO
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Existem diversas maneiras de fazer com
que o perfil de aço trabalhe em conjunto
com o concreto.
COMO GARANTIR O COMPORTAMENTO MISTO?
A interação aço-concreto pode ser
mecânica, a partir da utilização de
conectores de cisalhamento, mossas,
saliências, etc, ou por atrito.
COMO GARANTIR O COMPORTAMENTO MISTO?
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
“Deve-se garantir que os dois materiais se
deformem como um único elemento”.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
QUAL A ORIGEM DOS ELEMENTOS MISTOS?
Surgiram da necessidade de
proteção dos perfis de aço contra a
ação do fogo e da busca por maior
rigidez destes elementos.
Devido à crescente utilização, critérios
para dimensionamento e verificação
desses elementos foram incorporados
às normas técnicas.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Os elementos mistos podem ser:
Vigas Mistas
Lajes Mistas
Pilares Mistos
Treliças Mistas
Pisos Mistos
TIPOS DE ELEMENTOS MISTOS
VIGAS MISTAS
A viga mista é composta por um perfil I unido à laje
de concreto por conectores de cisalhamento, os quais
podem ser do tipo pino com cabeça (stud bolt) ou em
perfil U.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Pino com cabeça (stud bolt) Perfil U
Os conectores de cisalhamento são dimensionados
para o fluxo de cisalhamento longitudinal entre a
seção de momento máximo e momento nulo.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Outros tipos de conectores – não previstos
pelas normas brasileiras
Referente ao processo construtivo das
vigas mistas, pode-se ter:
Sistema escorado.
Sistema não escorado.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Processos construtivos das vigas mistas
Sistema não Escorado: em construções não
escoradas a viga de aço isolada deve ser
dimensionada para as cargas de construção
(peso do concreto e sobrecarga
construtiva); antes da cura do concreto.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Sistema Escorado: Já para as construções
escoradas, apenas as verificações após a
cura do concreto são necessárias, uma vez
que o perfil de aço praticamente não tem
solicitação até a retirada do escoramento.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Vigas mistas: exemplos de utilização
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Vigas mistas: exemplos de utilização
Qual a maior vantagem da viga mista?
O aumento na resistência e na rigidez
pela associação dos elementos de aço
e de concreto permite reduzir a altura
da viga, sendo esta uma das grandes
vantagens proporcionadas pelas vigas
mistas.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
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Em fase de pré-dimensionamento.....
LAJE MISTA
Laje mista é um elemento que se utiliza de formas
permanentes nervuradas de aço. A forma metálica
deve ser capaz de transmitir o cisalhamento na
interface aço-concreto garantindo o trabalho misto.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
A solidarização entre o aço e o concreto pode ser
mecânica, a partir da utilização de conectores de
cisalhamento, saliências, mossas, etc, ou por atrito
gerado pelo confinamento do concreto em formas
reentrantes.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Vigas mistas: exemplos de utilização
Dentre as vantagens advindas do uso de lajes com
fôrma de aço incorporada estão:
A fôrma de aço substitui as armaduras de tração;
Elimina a utilização de fôrmas de madeira;
Reduz a necessidade de escoramentos;
A fôrma de aço pode servir de plataforma de
trabalho nos andares superiores e proteção
aos operários em serviço nos andares
inferiores;
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
As fôrmas de aço são leves, de fácil manuseio
e instalação;
O uso de fôrmas de aço facilita a execução das
diversas instalações e a fixação de forros.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
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Lajes com forma
de aço incorporada
PILARES MISTOS
Perfis de aço revestidos ou preenchidos com
concreto de qualidade estrutural. Em função da
disposição do concreto na seção mista, os pilares
mistos podem ser classificados em:
Preenchidos: concreto no interior de um tubo de
aço.
Revestidos: concreto envolvendo totalmente os
perfis de aço.
Parcialmente revestidos: concreto envolvendo
parcialmente os perfis de aço.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Pilares mistos preenchidos
São constituídos de perfis metálicos, comumente
tubulares ou retangulares preenchidos com
concreto. Não há a necessidade da utilização de
formas e armaduras, sendo esta a principal
vantagem deste tipo de elemento misto.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Pilares mistos revestidos
São constituídos por perfis metálicos revestidos
integralmente por concreto. A principal desvantagem
desse tipo de elemento misto é que requer o uso de
formas para a concretagem, no entanto pode
adquirir a forma que se desejar.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Pilares mistos parcialmente revestidos
Caracterizados pelo não envolvimento por completo
da seção metálica com o concreto. Podem dispensar
as fôrmas se a concretagem for feita na
horizontal, executando o preenchimento de um dos
lados e, em seguida, o preenchimento do outro lado.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
TRELIÇA MISTA
Treliças que apoiam em sua parte superior uma laje
de concreto, o comportamento misto é desenvolvido
usando conectores de cisalhamento. Utilizada em
vão livres grandes.
Conector de cisalhamento
PISO MISTO
O termo “pisos mistos de pequena altura” é
utilizado para descrever um tipo de sistema no qual
as vigas são embutidas na altura da laje de
concreto. A aparência compacta, fruto do
embutimento da viga no concreto da laje, é a
principal característica deste tipo de piso.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Pode ser utilizada uma laje mista ou alveolar, ambas
apoiadas na viga. No caso da laje alveolar, os
painéis pré-fabricados são posicionados na viga de
aço e, posteriormente, pode ser executada uma
capa de concreto consolidando painéis de concreto
e viga de aço ou somente o preenchimento do
espaço existente entre as mesas do perfil de aço.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Com o avanço das tecnologias de laminação de
perfis, foi desenvolvido (em 1997) um perfil laminado
assimétrico com mesa inferior mais larga que a
superior; na mesa superior foram executadas
ranhuras na face externa para melhorar a aderência
com o concreto.
Perfil usado nos
pisos mistos de
pequena altura
Exemplos pisos mistos convencionais
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Exemplos pisos mistos de pequena altura
Exemplos pisos mistos de pequena altura
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Exemplos pisos mistos de pequena altura
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Exemplos pisos mistos de pequena altura
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Sistema Estrutural em Elementos Mistos
Exemplos de Sistema
estrutural de Edifícios com
elementos mistos
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
E no Brasil, como as
“coisas” andam?
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Nas estruturas mistas é possível explorar as
melhores características de cada material
tanto em vigas e pilares, quanto nas lajes.
A utilização de elementos mistos e, por
consequência, de sistemas mistos aço-
concreto, amplia consideravelmente o conjunto
de soluções em concreto armado e em aço.
Os elementos mistos possibilitam a redução
das dimensões da seção, ampliando as áreas
livres e reduzindo as forças verticais que
chegam nas fundações.
Conclusões/Considerações Finais
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
Além da variedade de opções e combinações
possíveis para as estruturas mistas, em relação
às estruturas em concreto armado verifica-se
a possibilidade de dispensar fôrmas e
escoramentos, reduzindo custos.
Por outro lado, em relação às estruturas de
aço, as estruturas mistas permitem reduzir o
consumo de aço estrutural e substituindo parte
dele pelo concreto, que tem menor custo.
Conclusões/Considerações Finais
“O emprego de elementos mistos constitui não só
uma opção de sistema estrutural, mas também de
processo construtivo”.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS
Projeto e Detalhes Construtivos - 480h
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
1 – MATERIAIS E SISTEMAS ESTRUTURAIS – 20h.
Ementa:
• Aço e perfis: propriedades e produtos siderúrgicos comerciais.
• Comportamento estrutural.
• Concepção estrutural.
• Sistemas estruturais em aço.
• Pré-dimensionamento das estruturas metálicas.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
2 – AÇÕES E SEGURANÇA NAS ESTRUTURAS METÁLICAS – 40h.
Ementa:
• Normas técnicas.
• Métodos de cálculo.
• Ações permanentes, variáveis e excepcionais.
• Coeficientes de ponderação das ações e resistências.
• Combinações de ações.
• Deslocamentos máximos.
• Ações causadas pelo vento.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
3 – PERFIS SOLDADOS E LAMINADOS – 80h.
Ementa:
• Aços estruturais e materiais de ligação.
• Estabilidade e análise estrutural de acordo com a NBR 8800:2008.
• Efeitos de segunda ordem.
• Dimensionamento de elementos submetidos à tração e à compressão
axial.
• Dimensionamento de elementos submetidos à flexão simples e composta.
• Dimensionamento de elementos submetidos a esforços combinados.
• Elementos submetidos a forças transversais localizadas.
• Aberturas em almas de vigas de aço.
• Critérios para projeto.
• Exemplo de projeto.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
4 – PERFIS FORMADOS A FRIO – 60h.
Ementa:
• Aços estruturais e materiais de ligação.
• Fabricação e padronização de perfis formados a frio.
• Métodos para cálculo das propriedades geométricas de perfis formados a
frio.
• Resistência pós-flambagem e largura efetiva.
• Métodos para dimensionamento de barra: MLE, MSE, MRD.
• Instabilidade local e distorcional.
• Enrijecedores transversais.
• Dimensionamento de elementos submetidos à tração e à compressão
axial.
• Dimensionamento de elementos submetidos à flexão simples e composta.
• Critérios para projeto.
• Exemplo de projeto.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
5 – LIGAÇÕES EM ESTRUTURAS METÁLICAS – 80h.
Ementa:
• Materiais. Dispositivos de ligações.
• Classificação das ligações. Ligações por contato e por atrito.
• Tipos de parafusos. Controle de torque.
• Cálculo das ligações parafusadas em perfis soldados/laminados e em
perfis formados a frio.
• Processos de soldagem. Tipos de solda.
• Cálculo das ligações soldadas em perfis soldados/laminados e em perfis
formados a frio.
• Simbologia de soldagem.
• Controle de qualidade das soldas. Ensaios não destrutivos.
• Ligações usando solda e parafuso.
• Dimensionamento de placas de base e chumbadores.
• Barras de cisalhamento.
• Ligações de viga de aço com elementos de concreto.
• Critérios para projeto. Exemplos de cálculo.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
6 – ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO – 60h.
Ementa:
• Materiais empregados.
• Comportamento conjunto entre aço e concreto.
• Conectores de cisalhamento.
• Dimensionamento de vigas mistas de aço e concreto.
• Dimensionamento de pilares mistos de aço e concreto.
• Dimensionamento de lajes mistas de aço e concreto.
• Ligações mistas.
• Aberturas em almas de vigas mistas de aço e concreto.
• Critérios para projeto.
• Exemplo de projeto.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
7 – ESTRUTURAS DE AÇO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO – 40h.
Ementa:
• Segurança das estruturas de aço em situação de incêndio.
• Exigências de resistência ao fogo.
• Método simplificado de dimensionamento.
• Como obter resistência ao fogo das estruturas de aço.
• Materiais de proteção térmica.
• Critérios para projeto.
• Exemplos de cálculo.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
8 – ANÁLISE DE ESTRUTURAS – 40h.
Ementa:
• Tipos de vínculos.
• Modelos teóricos.
• Estruturas compostas por barras prismáticas.
• Análise matricial de estruturas.
• Método dos elementos finitos.
• Estruturas hiperestáticas. Linhas de influência.
• Análise de vigas, treliças, arcos, pórticos e grelhas.
• Softwares comerciais e livres para análise de estruturas.
• Exemplos de análise.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
9 – PONTES E VIADUTOS EM ESTRUTURA METÁLICA – 40h.
Ementa:
• Tipos de superestruturas de pontes e viadutos.
• Tipos de seção transversal.
• Ações a considerar. Cargas permanentes e cargas móveis.
Trem tipo.
• Determinação de trem tipo longitudinal.
• Impacto vertical. Fadiga.
• Ligações.
• Exemplo de projeto de ponte com vigas de alma cheia.
ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS METÁLICASProjeto e Detalhes Construtivos
10 – METODOLOGIA DA PESQUISA CIENTÍFICA – 20h.
Ementa:
• Metodologia científica.
• Projeto de pesquisa.
• Procedimentos metodológicos.
• Aspectos normativos.
• Pesquisa.
• Monografia.
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