Aula 7.2 - Segurança estrutural e estados limites

Atualizado: Set 8

As estruturas de concreto armado devem ser projetadas de modo que apresentem segurança satisfatória. Esta segurança ocorre quando a estrutura tiver condições de suportar todas as cargas possíveis de ocorrer, durante a sua vida útil, sem atingir um estado limite.

ESTADOS LIMITES

Os estados limites se classificam:

Estado Limite de Serviço

São situações de carregamento da estrutura que correspondem a condições precárias de uso, quando a ocorrência, repetição ou duração do carregamento causam efeitos estruturais que não respeitam as condições projetadas para a edificação ou causam o comprometimento da durabilidade da estrutura, como por exemplo:

  • danos estruturais localizados que comprometem a estética ou a durabilidade da estrutura (fissuração);

  • deformações excessivas que afetem a utilização normal da construção ou o seu aspecto estético (flechas);

  • vibrações excessivas que causem desconforto a pessoas ou danos a equipamentos sensíveis.

Estado Limite Último

São situações que correspondem à máxima capacidade portante da estrutura, ou seja, sua ocorrência implica em chegarmos em situação de ruína, determinando o fim do uso da edificação, no todo ou em parte. São exemplos:

  • perda de equilíbrio como corpo rígido (tombamento, escorregamento ou levantamento);

  • resistência ultrapassada (ruptura do concreto);

  • escoamento excessivo da armadura;

  • aderência ultrapassada (escorregamento da barra);

  • flambagem.

Para não se atingir os estados limites de serviço e/ou último utilizamos coeficientes de segurança sobre os valores característicos (digamos, reais) de carregamento das estruturas e também sobre os materiais utilizados (concreto e aço).


COEFICIENTES DE SEGURANÇA

O uso dos coeficientes de segurança tem por objetivo majorar (aumentar) as ações e esforços solicitantes (valores característicos), resultando nas ações e solicitações de cálculo, de forma que a probabilidade desses valores majorados serem ultrapassados seja pequena; ao mesmo tempo, reduzir os valores característicos das resistências, resultando nas resistências de cálculo, que igualmente terá pequena probabilidade dos valores reais atingirem esse patamar.

Portanto, nos cálculos das estruturas devemos aplicar coeficientes que aumentam o carregamento a que as estruturas estarão submetidas e coeficientes que diminuam a resistência nominal dos materiais. Essa prática aumenta a confiabilidade da segurança estrutural:

  • o SOLICITAÇÕES: aumentar ou majorar (carregamento).

  • o MATERIAIS: diminuir ou minorar (resistência).


VALORES DE CÁLCULO DAS RESISTÊNCIAS

Os materiais precisam ter os seus valores nominais considerados a menor no cálculo estrutural. Para fazer isso usa-se um coeficiente de ponderação (ou de segurança) para minorar o valor característico da resistência do material, conforme abaixo.

CONCRETO:

fcd = resistência de cálculo, ou de projeto, do concreto, em kN/cm²

fck = resistência característica do concreto, em MPa

γc = coeficiente de ponderação do concreto, adotar no mínimo: 1,4

AÇO:

fyd = resistência de cálculo, ou de projeto, do aço, em kN/cm²

fyk = resistência característica do aço, em kN/cm²

γs = coeficiente de ponderação do aço, adotar no mínimo: 1,15


VALORES DE CÁLCULO DAS SOLICITAÇÕES

O carregamento previsto para a estrutura provoca um esforço solicitante em cada um dos elementos estruturais: lajes, vigas, pilares etc. Esse esforço solicitante deve ser majorado, para fins de cálculo, visando a segurança estrutural. Esses esforços característicos, podem ser: momentos (Mk); forças normais (Nk) e forças cortantes (Vk). Todos esses esforços precisam ter seus valores característicos transformados em valores de cálculo pela multiplicação de um coeficiente de ponderação, com valor mínimo de 1,4.

Fd = esforço solicitante de cálculo (Md, Nd, VSd...)

Fk = esforço solicitante característico (Fk, Nk, Vk...)

γf = coeficiente de ponderação da solicitação, adotar no mínimo: 1,4


ESCO - Aula 07 - RESUMO SLIDES
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©2020 Prof. Antonio Carlos Rolim