Dimensionamento de Perfis Formados a Frio conforme NBR ... · 1. Perfis formados ... Neste manual...
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Dimensionamento de Perfis
Formados a Frio conforme
NBR 14762 e NBR 6355
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DIMENSIONAMENTODEPERFISFORMADOSAFRIOCONFORME
NBR14762eNBR6355
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Srie Manual deConstruoemAo
GalpesparaUsosGerais LigaesemEstruturasMetlicas EdifciosdePequenoPorteEstruturadosemAo Alvenarias PainisdeVedao ResistnciaaoFogodasEstruturasdeAo TratamentodeSuperfcieePintura TransporteeMontagem SteelFraming:Arquitetura InterfacesAoConcreto SteelFraming:Engenharia Pontes SteelJoist ViabilidadeEconmica DimensionamentodePerfisformadosaFrioconformeNBR14762eNBR6355
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EDSONLUBASSILVAVALDIRPIGNATTAESILVA
DIMENSIONAMENTODEPERFISFORMADOSAFRIOCONFORME
NBR14762eNBR6355
INSTITUTOBRASILEIRODESIDERURGIACENTROBRASILEIRODACONSTRUOEMAO
RIODEJANEIRO2008
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2008INSTITUTOBRASILEIRODESIDERURGIA/CENTROBRASILEIRODACONSTRUOEMAO
Nenhumapartedestapublicaopodeserreproduzidaporquaisquermeio,semaprviaautorizaodestaEntidade.
FichacatalogrficapreparadapeloCentrodeInformaesdoIBS/CBCA
InstitutoBrasileirodeSiderurgia/CentroBrasileirodaConstruoemAoAv.RioBranco,181/28oAndar20040007RiodeJaneiroRJ
email:[email protected]:www.cbcaibs.org.br
Valdir Pignatta e Silva Professor Doutor da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo Edson Lubas Silva Mestre em Eng. de Estrut. pela Escola Politcnica da Univers. de SP
S586d Silva,EdsonLubasDimensionamentodeperfisformadosafrioconformeNBR14762eNBR6355/
EdsonLubasSilva,ValdirPignattaeSilva.Dadoseletrnico.RiodeJaneiro:IBS/CBCA,2008.119p.(SrieManualdeConstruoemAo)
SistemaRequerido:AdobeAcrobatReaderMododeacesso:WorldWideWeb:BibliografiaISBN9788589819169
1.Perfisformadosafrio2.DimensionamentodeperfisI.Ttulos(srie)II.Silva,ValdirPignattae.
CDU624.014.2(035)
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SUMRIO
Captulo1Introduo 09
Captulo2Fabricaoepadronizaodeperfisformadosafrio 132.1 Processodefabricao 142.2 Tiposdeaos 142.3 Efeitododobramentonaresistnciadoperfil 142.4 Padronizaodosperfisformadosafrio(NBR6355:2003) 15
Captulo3Comportamentoestruturaldeperfisdeseoaberta 19
Captulo4Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas 234.1 Fatoresqueinfluenciamnoclculodalarguraefetiva 254.1.1 Condiodecontorno 254.1.2 Distribuiodetenses 264.2 Clculodaslargurasefetivas 274.3 Elementoscomprimidoscomenrijecedordeborda 32
Captulo5Flambagempordistorodaseotransversal 455.1 SeodotipoUenrijecidosubmetidacompressouniforme 475.2 SeesdotipoUenrijecidoeZenrijecidosubmetidoflexoemao
eixoperpendicularalma 49
Captulo6Dimensionamentotrao 55
Captulo7Dimensionamentocompresso 617.1 Foranormalresistentedeclculopelaflambagemdabarrapor
flexo,portoroouporflexotoro 637.1.1 ClculodeNEemperfiscomduplasimetriaousimtricosem
relaoaumponto 647.1.2 ClculodeNEemperfismonossimtricos 647.1.3 ClculodeNEemperfisassimtricos 647.2 Foranormalresistentedeclculopelaflambagempordistoro
daseo Transversal 71
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Captulo8Dimensionamentoflexo 758.1 Inciodeescoamentodaseoefetiva 768.2 Flambagemlateralcomtoro 768.3 Flambagempordistorodaseotransversal 778.4 Foracortante 838.5 Momentofletoreforacortantecombinados 83
Captulo9Dimensionamentoflexocomposta 879.1 Flexocompresso 889.2 Flexotrao 899.3 Fluxogramas 94
RefernciasBibliogrficas 103
AnexoAnexoAToroemperfisdeseoaberta 107AnexoBForastransversaisnoparalelasaumdoseixosprincipais 117
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Apresentao
OCBCACentroBrasileirodaConstruoemAo temasatisfaodeofereceraosprofissionaisenvolvidoscomoempregodoaonaconstruocivilodcimoquintomanualdeumasriecujoobjetivoadisseminaodeinformaestcnicasemelhoresprticas.
NestemanualapresentasedeformadidticaosfundamentostericoseexplicaesprticasparaautilizaodanormabrasileiraABNTNBR14762Dimensionamentodeestruturasdeaoconstitudasporperfisformadosafrio,juntamentecomanormaABNTNBR6355PerfisestruturaisdeaoformadosafrioPadronizao.
Omanualincluioprograma Dimperfil concebidocomfoconasnormasNBR14762e6355quecalculaosesforosresistentesembarrasisoladas,bemcomoaspropriedadesgeomtricasdaseobrutaeefetivaqueserousadasnoclculodedeslocamentos.
Osperfisdeaoformadosafriopodemserprojetadosparacadaaplicaoespecfica,comdimensesadequadassnecessidadesdeprojetodeelementosestruturaisleves,taiscomoteras,montantes,diagonaisdetrelias,travamentos,etc.
Soeficientementeutilizadosemgalpesdepequenoemdioporte,coberturas,mezaninos,engradamentosmetlicos,moradiasdeinteressesocial,edifciosdepequenoemdioporte,entreoutrasaplicaes.
Centrodinmicodeservios,capacitadoparaconduzirefomentarumapolticadepromoodousodoaonaconstruocomfocoexclusivamentetcnico,oCBCA estsegurodequeestemanualenquadrasenoobjetivodecontribuirparaadifusodecompetnciatcnicaeempresarialnoPas.
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Captulo1Introduo
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Introduo
Estemanualtratadodimensionamentodeperfisestruturaisdeaofabricadosapartirdodobramentodechapascomespessuramximaiguala8mm,denominadosperfisformadosafrio.TemporbaseasnormasbrasileirasABNTNBR14762:2001DimensionamentodeestruturasdeaoconstitudasporperfisformadosafrioeABNTNBR6355:2003PerfisestruturaisdeaoformadosafrioPadronizao.
Osperfisdeaoformadosafriosocadavezmaisviveisparausonaconstruocivil,emvistadarapidezeeconomiaexigidaspelomercado.Esseelementoestruturalpodesereficientementeutilizadoemgalpesdepequenoemdioporte,coberturas,mezaninos,emcasaspopulareseedifcios depequenoporte.Podemserprojetadosparacadaaplicaoespecfica,comdimensesadequadassnecessidadesdoprojetodeelementosestruturaisleves,poucosolicitados,taiscomoteras,montantesediagonaisdetrelias,travamentos,etc.Amaleabilidadedaschapasfinasdeaopermiteafabricaodegrandevariedadedesees transversais, desde amais simplescantoneira(seoemformadeL),eficienteparatrabalhartrao,atosperfisformadosafrioduplos,emseounicelular,tambmconhecidoscomoseocaixo,quedevidoboarigideztoro(eliminandotravamentos),menorreaexposta,(reduzindoareadepintura)emenorreadeestagnaodelquidosoudetritos(reduzindoaprobabilidadedecorroso)oferecemsolueseconmicas.
Comotodaestruturafeitadeao,aconstruoprfabricadacomperfisformadosafriopossuiumtemporeduzidodeexecuo.Sendocompostosporchapasfinas,possuileveza,facilidadedefabricao,demanuseioedetransporte,facilitandoediminuindoocustodesuamontagemmenorgastocomtransporte,almdenonecessitarmaquinriospesadosparaiamento.
Entretanto, para o correto dimensionamentodesseelemento,necessrioconhecercomdetalhesoseucomportamentoestrutural,poispossuialgumasparticularidadesemrelaosdemaisestruturas,taiscomoasdeconcretooumesmoascompostasporperfissoldadosoulaminadosdeao.Porseremconstitudasdeperfiscomseesabertasedepequenaespessura,asbarras,quepossuembaixarigideztoro,podemterproblemasdeinstabilidade,deformaesexcessivasouatingiroslimitesdaresistnciadoaodevidoaesforosdetoro.Essasusceptibilidadetoroocorreatmesmoemcarregamentosaplicadosnocentrogeomtricodaseotransversaldevigasedepilares,podendo tornarsecrticocasoaestruturanosejaprojetadacompequenassoluestcnicasqueminimizamesteefeito.Osconhecimentosdosesforosinternosclssicos,ensinadosnoscursosderesistnciademateriais,momentofletoresemtornodoseixosxey,momentodetoroeesforoscortantesparalelosaoseixosxey,nososuficientesparacompreenderocomportamentodasestruturasdeseoabertaformadasporchapasfinas.necessrioentendertambmumoutrotipodefenmenoqueocorrenessasestruturas: o empenamento.A restrio aoempenamentocausaesforosinternoseoentendimentodessesesforosmuitoimportanteenemsempretrivial.ParaumasimplesilustraopodemoscitarocasodeumpossveltiranteconstitudodeumperfilZ,comocarregamento(foradetrao)aplicadonocentrogeomtricodaseotransversalqueproduztensesdecompressonasmesasdesseperfil.Outro fenmenocomumnosperfisdeseoabertaadistorodaseotransversal,queconsistenummododeinstabilidadeestruturalondeaseotransversalperdesuaformainicialquandosubmetidaatensesdecompresso,causandoperdasignificantenasuacapacidadederesistiresforos.
Nestemanual,procuraseapresentardeformadidticaeprticaosfundamentosteri
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coseexplicarautilizaoprticadanormabrasileiraparaodimensionamentodeperfisdeaoformadosafrio:NBR14762:2001.Oobjetivoqueestetextosejautilizadojuntamentecomanormadeperfisformadosafrio,poiselenoabrange todos os aspectos de dimensionamentosdescritosnanorma,masajudanoentendimentodasquestesconceituaismaisimportantes.
Certamenteesseconhecimentoproporcionaraosengenheirosmelhoravaliaraviabilidadeeconmicadeumaedificaoincluindoumaopoamaisaserconsideradanaconcepoestruturaldoprojeto:oempregodeperfisformadoafriodeao.
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Captulo2Fabricaoepadronizao
deperfisformadosafrio
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Fabricaoepadronizaodeperfisformadosafrio
2.1ProcessodeFabricao
Doissoosprocessosdefabricaodosperfisformadosafrio:contnuoedescontnuo.
Oprocessocontnuo,adequadofabricaoemsrie,realizadoapartirdodeslocamentolongitudinaldeumachapadeao,sobreosroletesdeumalinhadeperfilao.Osroletesvoconferindogradativamentechapa,aformadefinitivadoperfil.Quandooperfildeixaalinhadeperfilao,elecortadonocomprimentoindicadonoprojeto.
Oprocessodescontnuo,adequadoapequenasquantidadesdeperfis,realizadomedianteoempregodeumaprensadobradeira.Amatrizdadobradeiraprensadacontraachapadeao,obrigandoaaformarumadobra.Vrias operaes similares a essa, sobre amesmachapa, fornecemseodoperfilageometriaexigidanoprojeto.Ocomprimentodoperfilestlimitadolarguradaprensa.
Oprocessocontnuoutilizadoporfabricantesespecializadosemperfisformadosafrioeoprocessodescontnuogeralmenteutilizadopelosfabricantesdeestruturasmetlicas.
2.2Tiposdeaos
ANBR 14762:2001 DimensionamentodeestruturasdeaoconstitudasporperfisformadosafrioProcedimentorecomendaousodeaoscomqualificaoestruturalequepossuampropriedadesmecnicasadequadasparareceberotrabalhoafrio.Devemapresentararelaoentrearesistnciarupturaearesistnciaaoescoamentofu/fymaiorouiguala1,08,eoalongamentoapsrupturanodevesermenorque10%parabasedemedidaiguala50mmou7%parabasedemedidaiguala200mm,tomandosecomorefernciaosensaiosdetraoconformeASTMA370.
Autilizaodeaossemqualificaoestruturalparaperfistoleradaseoaopossuirpropriedadesmecnicasadequadasparareceberotrabalhoafrio.Nodevemseradotadosno projeto valores superiores a 180MPa e
300MPaparaaresistnciaaoescoamentofyearesistnciarupturafu,respectivamente.
2.3Efeitododobramentonaresistnciadoperfil
O dobramento deuma chapa, seja porperfilaoouutilizandosedobradeira,provoca,devidoaofenmenoconhecidocomoenvelhecimento(carregamentoatazonaplstica,descarregamento,eposterior,pormnoimediato,carregamento),umaumentodaresistnciaaoescoamento(fy)edaresistnciaruptura(fu),conformedemonstramosgrficosapresentadosnafiguras2.1e2.2,comconseqentereduodeductilidade,isto,odiagramatensodeformaosofreumaelevaonadireodasresistnciaslimites,masacompanhadodeumestreitamentonopatamardeescoamento.Areduodeductilidadesignificaumamenorcapacidadedeomaterialsedeformarporessarazo,achapadeveserconformadacomraiodedobramentoadequadoaomaterialeasuaespessura,afimdeseevitaroaparecimentodefissuras.
Figura2.1 Aumentoda resistnciaaoescoamentoedaresistncia ruptura,numperfil formadoa frioporperfiladeira (fonte:RevistaPortuguesa deEstruturas)
Figura2.2 Aumentoda resistnciaaoescoamentoedaresistncia ruptura,num perfil formado a frioporprensadobradeira. (fonte:RevistaPortuguesadeEstruturas)
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Oaumentodasresistnciasaoescoamentoerupturaseconcentranaregiodascurvasquandooprocessodescontnuo,poisapenasaregiodacurvaestsobcarregamento.Noprocessocontnuoesseacrscimoatingeoutrasregiesdoperfil,poisnalinhadeperfilaotodaapartedoperfilentreroletesestsobtenso.
Oaumentodaresistnciaaoescoamentopodeserutilizadonodimensionamentodebarrassubmetidascompressoouflexo,quenoestejamsujeitasreduodecapacidadedevidoflambagemlocal,conformeaequao2.1.
sendo:
fy acrscimopermitidofyfyresistnciaaoescoamentodoaovirgemfyc resistnciaaoescoamentonaregiodacurvafuresistnciarupturadoaovirgemrraiointernodedobramentotespessura.Crelaoentreareatotaldasdobraseareatotaldaseoparabarrassubmetidascompressoouarelaoentreareadasdobras damesa comprimidae a rea total damesa comprimidapara barras submetidas flexo
Apresentamsenatabela2.1algunsvaloresde f y,emfunodeC,paraaocomfy=250MPa(fu=360MPa),fy=300MPa(fu=400MPa)efy=355MPa(fu=490MPa).
(2.1)
Tabela2.1Valoresde fy
C MPa MPa MPa
0,01 2 2 2
0,02 4 4 5
0,05 10 10 12
0,10 21 20 24
0,15 31 30 37
fy(1) fy
(2) fy(3)
(1) fy=250MPa,fu=360MPa,r=t(2) fy=300MPa,fu=400MPa,r=t(3) fy=355MPa,fu=490MPa,r=1,5t
Atenoespecialdeveserdadaaoclculodascaractersticasgeomtricasdosperfisformadosafrio.Aexistnciadacurva,nolugardonguloreto,fazcomqueosvaloresdascaractersticasgeomtricas(rea,momentodeinrcia,mdulo resistente,etc.) possamser,dependendodasdimensesdaseo,sensivelmentereduzidos.
Avariaonasdimensesdaseodevidaestricoocorridanachapaquandodobrada,pode,poroutrolado,serdesconsideradaparaefeitodedimensionamento.
2.4PadronizaodosPerfisFormadosaFrio(NBR6355:2003)
ANormaNBR6355:2003PerfisEstruturaisdeAoFormadosaFrio,padronizaumasriedeperfisformadoscomchapasdeespessurasentre1,50mma4,75mm,indicandosuascaractersticasgeomtricas,pesosetolernciasdefabricao.
Anomenclaturadosperfistambmfoipadronizada.Adesignaodosnomesfeitadaseguinteforma:tipodoperfilxdimensesdoslados x espessura, todasas dimenses sodadasemmm.Atabela2.2mostraostiposdeperfispadronizadoseformadenomenclaturadoselementos.
No anexo A da NBR 6355:2003apresentamse as sees transversais dosperfisformadosafrio.
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Fabricaoepadronizaodeperfisformadosafrio
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Captulo3Comportamentoestruturaldeperfisdeseoaberta
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Comportamentoestruturaldeperfisdeseoaberta
Osestadoslimitesltimosdasbarrasdeseotransversalaberta,formadasporchapasfinas de ao, a serem considerados nodimensionamento,freqentementeestoassociadosinstabilidadelocal,distorcionalouglobal.
Cabeaquiumaconsideraosobrenomenclaturaque,porvezes,afetaoentendimentoconceitualdofenmenodaflambagem.Tomeseumpilarideal,absolutamentereto,semimperfeiesdefabricaoesubmetidoaumcarregamentoperfeitamentecentrado.Incrementeseessecarregamentogradativamenteatatingir achamada cargacrtica, o pilarpode semanternaposioretaindeformada,deequilbrioinstvel,ou,sehouverumaperturbao,pormenorqueseja,procurarumaposiodeformadaestvel.H,portantoduassoluestericasdeequilbrio.
Tomese,agora,umpilarreal,comimperfeiesgeomtricas.Novamente,aplicaseumaforaperfeitamenteaxial.Aoseincrementarocarregamento,apresenadeimperfeiescausarflexo.Assim,desdeoincio,opilarrealestarsubmetidoflexocompostaeoestadolimiteltimopoderseralcanadoparavaloresinferioresaodaforanormalcrtica.
Emtermosmaissimples,humadiferenaconceitualentrearespostaestruturaldeumpilaridealeadeumpilarreal,imperfeito,mesmoqueambosestejamsujeitosapenasforaaxial.
Paraquenohajaconflitoentreoentendimentodosdoiscomportamentosdistintos,asprincipais escolas brasileiras definemflambagemcomoaocorrnciadeumpontodebifurcaonodiagramaforaxdeslocamentodeumpontodeumabarraouchapacomprimida.Emelementosestruturaisreais,napresenadeimperfeies,noocorrepontodebifurcaoe,portanto,segundoadefinionoocorreflambagem.Emoutraspalavrasdistingueseaflambagemdaflexocomposta.Como,geralmente,asimperfeiesdasestruturasdeaosodepequenovalor,osmodosdedeformaodasbarrasdeaolembramosmodosde
flambagem.Nestemanual,semelhanadanormabra
sileiraNBR14762:2001,porsimplicidade,osmodosreaisdedeformaoquepodemlevarinstabilidadesoassociadosaosmodostericosdeflambagemeotermoflambagemusadoindistintamenteparaestruturastericasoureais.
Nocaptulo4,discorresedeformadetalhada,sobreofenmenodainstabilidadelocalesobreomtododaslargurasefetivas,procedimentosimplificadoparaconsiderarseainstabilidadenodimensionamentodoperfil.Nocaptulo5,apresentamseconsideraessobreainstabilidadedistorcional.Nocaptulo7,discorresesobreosfenmenosdeinstabilidadeglobal,quaissejamainstabilidadelateralcomtorodasvigaseainstabilidadeporflexo,toroouflexotorodepilares.
AcapacidaderesistentedasbarrasconsiderandoasinstabilidadesglobaisrelacionadascomatoroestdiretamenteassociadarigidezflexoEIy,erigideztorodaseo.Aparceladatoro,emespecial,dependenoapenasdotermocorrespondentechamadatorodeSaintVenant, GIt,masigualmenteda rigidez aoempenamento da seo,ECw.Quantomaisfinasasparedesdaseodoperfil,menoresosvaloresdaspropriedadesIt eCw.Essasparcelassoproporcionaisaocubodaespessura t dasparedes,sofrendograndesvariaesparapequenasalteraesnovalordaespessura.
Almdosfenmenosdeinstabilidade,abarrapodeestarsujeitatoro.
Nasvigasemqueoscarregamentosnosoaplicadosnocentrodetorodaseo,ocorretoro.AsteoriasdebarrasdeEuleredeTimoshenko,comumenteensinadasnoscursosdeResistnciadosMateriais,noabrangemessecomportamentodasbarrascomseoaberta.
Paraumentendimentogeraldocomportamentodeumperfildeseoaberta,mostramsenoAnexoAdeformasimpleseintuitiva,as
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pectosrelacionadostoroenoAnexoBoefeitodeforasaplicadasemdireesnoparalelasaoseixosprincipaisdaseotransversal.
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Captulo4Flambagemlocaleo
mtododaslargurasefetivas
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Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas
Nodimensionamentodeperfisdechapadobrada,cujaseotransversalconstitudaporelementosdechapasfinascomelevadarelaolargura/espessura,necessrioverificaroselementosquantoflambagemlocal.Noclculoconvencionaldeestruturasdeaocompostas de perfis laminados ou soldados aflambagemlocalpodeserevitadapelousodeumaclassedessesperfis,quetemumarelaolargura/espessurareduzida.
Oselementosplanosqueconstituemaseodoperfilnasestruturasdechapadobradaspodemdeformarse(flambar)localmentequandosolicitadoscompressoaxial,compressocomflexo,aocisalhamento,etc(figura4.1).Diferentementedaflambagemdebarra,aflambagemlocalnoimplicanecessariamentenofimdacapacidadeportantedoperfil,mas,apenasumareduodesuarigidezglobaldeformao.
Aschapasdeaoaindapossuemconsidervelcapacidaderesistenteapsaocorrnciadaflambagemlocal.Suacapacidaderesistentechegaraolimitesomentequandoasfibrasmaiscomprimidasatingiremaresistnciaaoescoamentodoao.Issosignificaqueocorretodimensionamentodesseselementosdependedeumaanlisenolinear.Costumasesubstitulaporexpressesdiretas,deduzidasapartir de teorias simplificadas e calibradasempiricamente.Atualmente,nanormabrasileiraparaodimensionamentodeperfisformadosafrio,NBR14762:2001,recomendadoomtododaslargurasefetivas.
Paraexemplificarocomportamentoapsaocorrnciadaflambagemlocaldeumachapa,considereumaplacaquadradasimplesmenteapoiadanasquatrobordas,sujeitoaumesforo de compresso normal em dois ladosopostos,comomostradonafigura4.2.
Admitindosefaixascomoumsistemadegrelha,notaseque,asfaixashorizontaiscontribuemparaaumentararigidezdeformaodasbarrasverticaiscomprimidas.Nessemodelo,asfaixashorizontaissecomportamcomosefossemapoioselsticosdistribudosaolongodocomprimentodasbarrascomprimidas.Quantomaiorforaamplitudedadeformaodabarracomprimida,maiorsercontribuiodasmolasparatrazlaposioverticalnovamente.Essacondioestvelapsadeformaoperpendicular ao seu plano considerada nodimensionamentodosperfisformadosafrio.
Figura 4.2 Comportamentopsflambagem
Figura4.3 Comportamentoassociado agrelha
Figura4.1 Flambagem localFlexo Compresso
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(eq.4.1)
4.1Fatoresqueinfluenciamnoclculodalarguraefetiva
4.1.1Condiodecontorno
Acondiodecontornodoselementosdechapa,talqualnasbarras,influinacapacidaderesistente.
ANBR14762designadoistiposdecondiodecontornoparaoselementosdechapa,AAeAL,conformeexemplificadonafigura4.5.
Figura4.5 Condiesdecontorno (extradadaNBR14762:2001)
Os enrijecedores e as mesas noenrijecidasdosperfisdeao,figura4.6,soelementoscomumdosladosconstitudosdebordalivre,ALindicadosdafigura4.5.Essacondioreduzsignificativamenteacapacidaderesistente,pois,noocorremnaconfiguraodeformada(figura4.6),asdiversassemiondasqueaproximamseucomportamentoaodeumachapaquadradaenemhcolaboraodebarrashorizontaiscomoummodelodegrelha.Emelementosmuitoesbeltos,ouseja,comaltosvaloresdarelaolargura/espessura,alarguraefetivacalculadamuitopequena.
Ocoeficientedeflambagem,k,ofatorinseridonasexpressesparaoclculodaslargurasefetivasquequantificaasdiversascondiesdecontornoedecarregamentodaschapas,sendoobtidopormeiodaTeoriadaEstabilidadeElstica.Atabela4.1mostraalgunsvaloresclssicosparaocoeficientek.
Esse conceito de grelha pode serextrapoladoparaumachaparetangularcomadimenso longitudinalmuitomaior do que atransversal,figura4.3,eesseocasodosperfisformadosafrio.Nessecaso,achapaapresentarcomportamentoequivalenteaumasucessodechapasaproximadamentequadradas,sendovlidoestenderaconclusosobreocomportamentodaschapasquadradasschapaslongas.
Arigidezdeformaodachapamaiorjuntoaosapoiosatraindomaiorestensesatuantes.Omximoesforosuportadopelachapaocorrequandoatensojuntoaoapoioatingearesistnciaaoescoamento,fy.
Afigura4.4mostraadistribuiodastensesnachapacomoaumentogradualdocarregamentoaplicado.Deincio,adistribuiodastensesuniformecomvalorinferioraodatensocrticadeflambagem,figura4.4a.Aumentandoocarregamentoachapasedeformaehumaredistribuiodastensesinternas(figura4.4b)atatingiraresistnciaaoescoamento,fy,figura4.4c.
Oconceitodelargurasefetivasconsisteemsubstituirodiagramadadistribuiodastenses,quenouniforme,porumdiagramauniformedetenses.Assumesequeadistribuiodetensessejauniformeaolongodalarguraefetivabeffictciacomvalorigualstensesdasbordas,figura4.4d.Alargurabefobtidademodoqueareasobacurvadadistribuionouniformedetensessejaigualsomadeduaspartesdarearetangularequivalentedelarguratotalbefecomintensidadefmx,conformeaequao4.1.
Figura4.4 Distribuiode tenses
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Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas
Tabela4.1Valoresdekparaalgumascondiesdecontornoecarregamento
Oselementoscomenrijecedoresdebordanopodemserincondicionalmenteconsideradoscomobiapoiados.Comosepodenotarno modelo adotado para representar oenrijecedor de borda na figura 4.7, umenrijecedorpodenosersuficientementergidoparasecomportarcomoumapoioadequadoeassim, comprometera estabilidadedamesaenrijecida.A capacidade adequada de umenrijecedor depende essencialmente do seumomentodeinrcia,Ix,portanto,osvaloresdalarguraefetivadasmesasenrijecidasdosperfisdependemdadimensoDdoenrijecedor.Poroutrolado,oenrijecedornodevesermuitoesbelto,ouseja,teradimensoDelevada,porqueeleprpriopodeseinstabilizar.Ovalormaisadequadoparaalarguradoenrijecedorestentre 12% a 40% damesa do perfil a serenrijecida,conformemostraafigura4.8,quefoiconstrudapormeiodeumaanliseparamtricaapartirdasexpressesdanormabrasileira,paraalgunscasosdeperfistipoUe.
4.1.2Distribuiodetenses
Aformadadistribuiodetensesaplicada(figura4.9)noelementodechapatambminflunciaoclculodalarguraefetiva.
Figura4.6 Elementoscombordas livres
Figura4.8LarguraefetivaemfunodeD/bf
Figura4.9 Distribuiode tenses
Figura4.7 Enrijecedordeborda
(fig. 4.9a)
(fig. 4.6)
(fig. 4.9e)
(por ex. mesas deperfisUeFig.4.7)
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Quandoocarregamentonachapanouniforme,humadiminuiodosesforosdecompresso ao longo da borda carregada,consequentementeaumentandoalarguraefetivacalculada.
Ovalordatenso,obviamente,fundamentalnadeterminaodalarguraefetiva.Altosvaloresdetensesatuantesconduzemamenoreslargurasefetivas.
4.2Clculodaslargurasefetivas
Calculasealarguraefetivadeumachapacomprimida(NBR14762item7.2)pormeiodaeq.4.2.
(eq.4.2)
(eq.4.3)
Sendoblarguradoelementop ndicedeesbeltezreduzidodoelementotespessuradoelementoEmdulodeelasticidadedoao=20500kN/cm2
tensonormaldecompressodefinidapor: = .fy,sendo ofatordereduoassociadocompressocentradae = FLTT.fy,sendo FLTofatordereduoassociadoflexosimples.kcoeficientedeflambagemlocal
Osvaloresdocoeficientedeflambagemk,paraelementosclassificadoscomoAAeAL(figura4.5)sodadosnastabelas4e5.
Notasequeparavaloresde bef< 0,673aequao4.2resultaem bef=b
Noscasosondehtensesdetraoecompressonoelemento,somenteparaelementoscombordalivre,calculaseaslargurasefetivas,substituindonaequao,alarguratotaldoelementopelalarguracomprimida,bc,conformeaeq.4.4efigura4.10.
Figura4.10 larguraefetiva paraelementossobcompressoe trao
(eq.4.4)
ondebcocomprimentodapartecomprimidadoelementoAL.
Astabelas4.2e4.3mostramasequaesparaoclculodocoeficientedeflambagemk.Comoeradeseresperarocoeficientekdependedascondiesdecontornoecarregamentosdoselementos.Acondiodecarregamentoavaliadaemfunodarelaoentreamximaemnimatensoatuantenoelemento .
Paraoclculodosdeslocamentos,deveseconsiderartambm,areduoderigidezflexodaseodevidoflambagemlocal.Paraisso,utilizamseasmesmasexpressesdoclculodaslargurasefetivas(equaes4.2e4.3)substituindoseamximatensopermitidanoelemento, ,pelatensodeutilizao, n .
n amximatensodecompressocalculadaparaseoefetiva(portantonecessriofazerinterao),naqualseconsideramascombinaesdeaesparaosestadoslimitesdeservio.
0, 221p
efp
bb b
=
0,95p
btkE
=
0, 221cp
efp
bb b
=
-
28
Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas
4.2
Tabela4.3
1
-
29
ExemplosdeclculosdelargurasefetivasemelementoscomprimidosAL:
Exemplo01Clculodalarguraefetivada alma emesas do perfil padronizadoU250x100x2,65mmsubmetidoaoesforodemomentofletoremrelaoaoeixox,sobumatensode21,32kN/cm2:
PerfilU:bw=25cm bf=10cmt=0,265cmao:fy=25kN/cm
2 E=20500kN/cm2
1ClculodasLargurasEfetivas =21,32kN/cm2
admitindodistribuiolineardetenses,comovalormximonafibramaisdistantedocentrogeomtricoiguala =21,32kN/cm2ezeronocentrogeomtricopodesecalcularastensesemqualquercoordenadaydaseo.
1.1Larguraefetivadoelemento[1]ElementoAL
Alargura,b,ocomprimentodaparteretadoelemento,descontadosostrechoscurvos:b=10,02.t=10,02.0,265b=9,47cm
podesetomar,nestecaso,atensonafibramdiadamesa.Nosexemplosdestemanual,porsimplificaoeafavordasegurana,admitesequeatensonafibramdiaatenso
mximanoperfil:1=21,32kN/cm22=21,32kN/cm2Somentetraonoelemento!
1.2Larguraefetivaelemento[3]ElementoALb=9,47cm1=21,32kN/cm22=21,32kN/cm2=1
1.2.1NBR14762Tab05.casoa(Tabela4.3)k=0,43
p=1,85[p>0,673]
bef=4,51cmbef,1=4,51cm
1.3Larguraefetivadoelemento[2]ElementoAA1=20,64kN/cm
2
2=20,64kN/cm2
=1
1.3.1NBR14762Tab04.casod(Tabela4.2)b=254.t=254.0,265b=23,94cmk=24b=23,94cmbc=11,97cmbt=11,97cm
9, 470,335
0,43.205000,95 0,9521,32
p
btkE
= =
0, 22 0, 221 9,47 11,85
1,85p
efp
bb b
= =
-
30
Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas
p=0,616 [p< 0,673]bef=b
Propriedadesgeomtricas:Ixdaseobruta=1120,17cm
4
Ixdaseoefetiva=893,70cm4
Parasecalcularomomentodeinrciadaseoefetivanecessriocalcularonovocentrogeomtrico(CG)daseotransversal,descontandoapartenoefetivadoselementoscomlargurasefetivasreduzidas.Calculaseento,omomentodeinrciaemrelaoaosnovoseixosdereferncia.Podeseutilizarprocessosautomatizadosparacalcularessaspropriedadesgeomtricascomo,porexemplo,oExcelouumprogramaespecficoparaessefim.OProgramaDimPerfil realiza essesclculoseexibeosresultados.
Exemplo02Clculodalarguraefetivada alma emesas do perfil padronizadoU250x100x2.65mmsubmetidaaoesforodemomentofletoremrelaoaoeixodemenor
inrcia, y,paraumaresistnciaaoescoamentodafibramaissolicitadaiguala25,0kN/cm2:
PerfilU:bw=25cm bf=10cmt=0,265cmAo:fy=25kN/cm2 E=20500kN/cm
2
SeosubmetidaaesforodemomentofletoremrelaoaoeixoY
1ClculodasLargurasEfetivas =25kN/cm2
Admitesevariaolineardetenses,sendoovalor mximoiguala25kN/cm2
1.1Larguraefetivadoelemento[1]=elemento[3]
ElementoALAlargura,b,ocomprimentodaparteretadoelemento,descontadosostrechoscurvos:b=9,47cmtensonaextremidadelivredamesa:
posiodafibraemrelaoaoCG.:x1=7,66cm1=25kN/cm2tensonaextremidadeconectadaalma:posiodoCG:xg=2,34cmposiodafibra:
x=2,34 2*t=1,812cm
2=25 1 817 66
,,
=
2=5,905kN/cm2
23,940, 265
24.205000,95 0,9520,64
p
btkE
= =
(Trao)
(Compresso)
-
31
1.2Larguraefetivadoelemento[2]ElementoAAxg=2,34cm
1= 2=7,20kN/cm2(tensonafibramdiadaalma)Somentetraonoelemento!bef=b=23,94cm
Propriedadesgeomtricas:Iydaseobruta=112,82cm
4
Iydaseoefetiva=20,76cm4
Exemplo03ClculodalarguraefetivadasabasdoperfilpadronizadoL80x80x3.35mmsubmetidaaoesforodecompresso,sobumatensode8,6kN/cm2:
PerfilL:b=8,0cm t=0,335cmfy=25kN/cm2 E=20500kN/cm2
1ClculodasLargurasEfetivas =8,6kN/cm2
1.1Larguraefetivadoelemento[1]=elemento[2]ElementoALb=8,02.t=8,02.0,335b=7,33cm1=8,6kN/cm22=8,6kN/cm2=1
1.1.1NBR14762Tab.05casoa(Tabela4.3)k=0,43
p=1,66 [p > 0,673]
0, 22 0, 221 9, 47 11,66
1,66p
efp
bb b
= =
bef= 4,94 cm bef,1= 4,94 cm
1= 2= ( )0 2652 34 225
7 66
,,
,
7,330,335
0,43.205000,95 0,958,6
p
btkE
= =
p=0,72 [p > 0,673]
=5,905/(25,0) =0,236
1.1.1NBR14762Tab.05casodk=0,624(Tabela4.3)
-
32
Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas
bef=7,07cmbef,1=7,07cm
Propriedadesgeomtricas:Adaseobruta=5,18cm2Adaseoefetiva=5,00cm2
4.3Elementoscomprimidoscomenrijecedordeborda
Paracalcularalarguraefetivadeumelementocomenrijecedordebordanecessrioconsiderarasdimensesdoelemento(b)easdoenrijecedordeborda(D)(figura4.11).Seoelementobforpoucoesbelto(valordeb/tpequenoatcercade12)nohavernecessida
dedeenrijecedorparaaumentarsuacapacidaderesistentedecompressoesualarguraefetivaseriguallargurabruta.Paraelementosesbeltosoenrijecedordebordadeverservircomoumapoiofixonaextremidadedoelemento.Nessecasoalarguraefetivacalculadadependerdaesbeltezdoelemento(b/t),daesbeltezdoenrijecedordeborda(D/t)edainrciadoenrijecedordeborda(Ismomentodeinrciadoenrijecedoremrelaoaoseucentrogeomtrico,figura4.11).
Almdeservircomoapoio,oenrijecedor,tambm,secomportacomoumelementodebordalivre(AL)sujeitoflambagemlocal.Aocorrnciadaflambagemlocaldoenrijecedorinduziraflambagemlocalnamesaenrijecida.Umenrijecedordebordaadequadoaquelequetemcondiesdesecomportarcomoumapoiomesa.Paraisso,eleprecisaterumarigidezmnima,ouseja,ummomentodeinrciamnimo,denominadadeIa.Seoenrijecedorforinadequado,ousejaIs
-
33
Figura4.12 Enrijecedordeborda
Primeiramentesecalcula 0p ,queovalordaesbeltezreduzidadamesacomoseelafosseumelementodebordalivre(AL):
(eq.4.5)
CasoI 0p
-
34
Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas
2paraoutrostiposdeenrijecedor:ka=4,0 (eq.4.10)
Comovalordekobtidodaequao4.6obtmsealarguraefetivapormeiodaequao4.2japresentada,queaquiserepete.
Sendo
(equao4.2)
(equao4.3)
Alarguraefetivadoelementodividoemdoistrechosprximossextremidadesdoelemento,oprimeirotrechodecomprimentobef,1noladodaalmadoperfileosegundotrechobef,2noladodoenrijecedordeborda,essesvaloressoobtidospormeiodasequaes4.11e4.12.
Casoainrcia(Is)doenrijecedordeborda no seja adequadapara servir comoumapoioparaamesaenrijecida,estedevetersuareaefetivareduzida,afimdequesediminuamastensesneleatuantes,conformeequaes4.13e4.14.
Paraenrijecedordebordasimples(figura4.12a):
Alarguraefetivadoenrijecedordebordadeveserpreviamentecalculadatratandoocomoumelementodebordalivre,ALeaspropriedadesgeomtricasdaseoefetivadoperfilme
(eq.4.11)
(eq.4.12)bef,1=befbef,2
(eq.4.13)
tlico,Aef,Ixef,Iyefsocalculadasconsiderandoalarguradsdoenrijecedordeborda.
Parademaisenrijecedoresdeborda(figura4.12b):
CasoIII 0p > 2,03Elementomuitoesbelto.Oenrijecedorprecisateraltarigidezparaapoiaramesaadequadamente.Oclculodalarguraefetivafeitopormeiodaequao4.2,ondeocoeficientedeflambagemk,calculadoconformeaequao4.15.
Sendo
bef,bef,1,bef,2,ds,kaeAssocalculadosdamesmaformaqueno casoII.
Exemplosdeclculosdelargurasefetivasemperfiscommesasenrijecidas:
Exemplo04Clculoda larguraefetivadaalma e mesas do perfil padronizado Ue250x100x2,65mmsubmetidoaoesforonormaldecompresso,sobumatensode25,00kN/cm2:
Ao:fy=25kN/cm2 E=20500kN/cm2
G=7884,615kN/cm2Seosubmetidaaesforonormal
1ClculodasLargurasEfetivas=25kN/cm2
(eq.4.14)
(eq.4.15)
(eq.4.16)
0, 221p
efp
bb
=
0,95p
btkE
=
,2 2 2ef efs
efa
b bIbI
=
ss ef ef
a
Id d dI
=
( )ss ef ef efa
IA A A A rea efetiva do enrijecedorI
=
( )3 0, 43 0,43s a aa
Ik k kI
= +
( ) 4056 5a pI t = +
-
35
1.1LarguraefetivadosenrijecedoresdebordaElementoALb=1,97cm1=25kN/cm
2 2=25kN/cm2
=1/2=1,0
1.1.1NBR14762Tab.05casoa(tabela4.3)k=0,43
0,417
como p< 0,673,ento:bef=bbef=1,97cm
1.2Larguraefetivadasmesasenrijecidas1.2.1 NBR14762. 7.2.2.2 Elemento comenrijecedordeborda:
1=25kN/cm22=25kN/cm2b=8,94cmD=2,5cm t=0,265cm def=1,97cmd=1,97cm =25 kN/cm2
=90
k a = 3,85 < 4,0
Como0.673< p0 0,673 ento:
b ef =8,301 cm
(eq.4.2)
1.970,265
. 0, 43.205000,95 0,9525
p
y
btk Ef
= = =
0
8,940, 265205000,623 0,62325
p
y
btEf
= = = 1,891
3 2 3 2. 1,97 .0,265. (90)12 12s
d t sen senI = =
Is= 0,1689 cm 4
2,55,25 5 5,25 5 4,08,94a
Dkb
= =
( )34 0400 0, 49 0,33a pI t = Ia = ( )34400 0,265 0,49 1,891 0,33 Ia=0,419 cm 4
( )0, 43 ,043s a aa
Ik k kI
= +
Is/Ia=0,403
( )0,403 3,85 0,43 0, 43k = +
k=2,602
8,940,265
2,62.205000,95 0,9525
p
btkE
= = (eq.4.3)
0, 22 0, 221 8,94 10,769
0,769p
efp
bb
= =
-
36
Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas
bef,2=1,672cmbef,1=befbef,2=8,3011,672bef,1=6,629cm
comoIs 0,673]
0, 2223,94 11,66
1,66efb
= (eq. 3.2)
1,5650,12
0, 43.205000,9525
p = = 0,731
[p > 0,673]
(eq.4.2)
-
37
3 2 3 2. 1,565 .0,12. (45)12 12s
d t sen senI = =
Is= 0,0192 cm 4
1,75, 25 5 5, 25 5 4,04,625a
Dkb
= =
ka= 3,40
( ) 4056 5a pI t = + = ( ) 456 2,161 5 0,12 + Ia= 0,026 cm 4
( )3 0,43 0,43s a aa
Ik k kI
= +
Is/Ia= 0,734
( )3 0,734 3,41 0,43 0, 43k = + k=3,10
4,6250,12
3,10.205000,9525
p =
bef,1=1,497cm
1.2Larguraefetivadasmesas1.2.1 NBR14762. 7.2.2.2 Elemento comenrijecedordeborda(cominclinaode45):1=25kN/cm
2
2=25kN/cm2
b=4,625cm D=1,70cmt=0,12cmdef=1,497cmd=1,565cm =25 kN/cm2
=45
Como p0=2,161>2,03,ento:
1.3LarguraefetivadaalmaElementoAAb=9,52cm1=25kN/cm
2
2=25kN/cm2
=1
1.3.1Tabela4.2casoa(NBR14762Tab04)k=4
0,221,565 10,731
0,731efb
= = 1,497 cm
0
4,6250,12205000,623 0,62325
p
y
btEf
= = = 2,161
p=0,805 [p > 0,673]
0,224,625 10,805
0,805efb
=
bef=4,175 cm
,2 2 2ef efs
efa
b bIbI
=
,2
4.1750,7342ef
b =
bef,2= 1,532 cm
bef,1 = bef bef,2= 4,175 1,532
bef,1= 2,642 cm
como Is < Ia, ento:
ss ef ef
a
Id d dI
=
ds= 0,734 . 1,497 = 1,099 cm
-
38
9,520,124.205000,95
25
p =
p=1,458 [p > 0,673]
0, 229,52 11,458
1, 458efb
=
bef= 5,544 cm
bef,1= 2,772 cm
bef,2= 2,772 cm
Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas
Propriedadesgeomtricas:Adaseobruta=2,8cm2Adaseoefetiva=2,10cm2
Exemplo06 Clculodalarguraefetivada almaemesas doperfilUecomenrijecedordebordaadicional,Uee200x100x25x10x2,65mmsubmetidoamomentofletoremrelaoaoeixodemaiorinrcia,X,sobumatensomximade25,00kN/cm2:
Ao:fy=25kN/cm2 E=20500kN/cm2
G=7884,615kN/cm2Uee:bw=20,0 bf=10,0 D=2,5 De=1,0t= 0,265 =0 =90 =90
SeosubmetidaaesforodemomentofletoremrelaoaoeixoX
1ClculodasLargurasEfetivasmx=25kN/cm
2
Oclculodastensesnasextremidadesdecadaelementofeitoconsiderandodiagramalineardetensesaolongodaalturadoelementocomalinhaneutrapassandopelocentrogeomtricoeperpendicularaoplanodeaplicaodomomentoeomximovalordetensoiguala25kN/cm2 (traooucompresso)nafibramaisdistantedalinhaneutra:
1.1 Larguraefetivadoenrijecedordebordaedoenrijecedordebordaadicional:
Ovalordeb/tmximoemelementoscombordalivre(AL)submetidosaumatensode25kN/cm2parateralarguraefetivaigualalargurabruta(bef=b)dadopelaequao4.3aoigualarseaesbeltezareduzida, p,a0,673:
0,673.205000,95
p
btk
= =
0, 43.205000,95 0,67325
bt =
-
39
b/tmax=12(mximovalordeb/tnoqualnosernecessrioreduziralarguradoelementodebordalivre,paraumatensode25kN/cm2)
Comonesteexemploasrelaeslargura/espessuradosenrijecedoresdebordaeenrijecedoresadicionaisdoperfilsobempequenas,respectivamente5,4e1,8,entoaslargurasefetivasdesseselementossoiguaissuaslargurasbrutas.b/t=1,44/0,265=5,4enrijecedordebordab/t=0,47/0,265=1,8enrijecedoradicional
1.2LarguraefetivadamesaenrijecidaNBR14762.7.2.2.2Elementocomenrijecedordebordaeenrijecedordebordaadicional:
Porsimplificaoeafavordasegurana,seradmitidoqueamximatensodadaocorrenafibramdiadoelemento:1=25kN/cm22=25kN/cm2b=8,94cmt=0,265cmIs=0,247cm4=25kN/cm2
Como0,673< p0,673ento:
bef=8,785cm
bef,2=2,596cm
0
8,940, 265205000,62325
p = = 1,891
( )34 0400 0, 49 0,33a pI t = = ( )34400 0,265 0,49 1,891 0,33
( )0,43 ,043s a aa
Ik k kI
= +
( )0,591 4 0, 43 0, 43k = +
8,940, 265
3,175.205000,9525
p =
0, 22 0, 221 8,94 10,696
0,696p
efp
bb
= =
,2 2 2ef efs
efa
b bIbI
=
,28,7850,5912ef
b =
-
40
Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas
bef,1=befbef,2=8,7852,596bef,1=6,188cm
comoIs
-
41
SeosubmetidaaesforodemomentofletoremrelaoaoeixoX1ClculodasLargurasEfetivasmx=25kN/cm2
1.1LarguraefetivadosenrijecedoresElementoALb=1,6cm1=25kN/cm
2
2=25kN/cm2
=1/2=1,0
1.1.1NBR14762Tab05.casoa(tabela4.3)k=0,43
p=0,448462
como p< 0,673,entobef=1,6cmbef=b
1.2LarguraefetivadasmesasenrijecidasNBR14762.7.2.2.2Elementocomenrijecedordeborda:y1 =4,78 (posio da extremidade junto aoenrijecedor)y2=4,42(posiodaextremidadejuntoaalmadoperfil)ymx=5,08ymn=4,72
(obs.paraodivisordessaequaousesempreacoordenadamaisdistantedoCGdoperfil,emmdulo).b=9,2cm D=2cmt=0,2cm def=1,6cmd=1,6cm =23,52 kN/cm2
=90
bef=7,283cm
1.60,2
0, 43.205000,9525
p = =
1=4 78 255 08,,
= 23,523 kN/cm 2
2=4 42 255 08,,
= 21,78 kN/cm 2
0
9,20, 2205000,623 0,62325
p
y
btEf
= =
p0=2,50
Como p0 > 2,03, ento:
CasoIII:3 2 3 2. 1,6 .0, 2. (90)12 12s
d t sen senI = =
Is= 0,068 cm 4
25, 25 5 5,25 5 4,09, 2a
Dkb
= =
ka=4
( ) 4056 5a pI t = + = ( ) 456 2,50 5 0,2 + Ia=0,232 cm 4
( )3 0,43 0,43s a aa
Ik k kI
= +
Is/Ia=0,294
( )30,294 4 0,43 0,43k = + k=2,80
9, 20, 2
2.8.205000,9525
p =
p= 0,98 [p > 0,673]
0, 229, 2 10,98
0,98efb
=
bef= 7,283 cm
-
42
Flambagemlocaleomtododaslargurasefetivas
bef,2=1,071cmbef,1=befbef,2=9,21,071bef,1=6,212cm
comoIs
-
43
-
45
Captulo5Flambagempordistoroda
seotransversal
-
46
Flambagempordistorodaseotransversal
Aflambagempordistorocaracterizada pela alterao da forma inicial da seotransversalocorrendoumarotaodoselementossubmetidoscompresso.
Essefenmenotornasemaisevidenteem:aosdealtaresistnciaemelementoscommaior
relaolargura da mesalargura da alma,
elementos com menor largura doenrijecedordeborda,
seocujoselementossopoucosesbeltos(menorb/t).Nessecaso,acargacrticadeflambagemdistorcionalpodesermenordoqueadaflambagemlocal.
Uma caracterstica que diferencia aflambagemlocaldadistorcionaladeformadapscrtica.Naflambagempordistoroaseoperdesuaformainicial(figuras5.1e5.2),oquenoocorrenaflambagemlocal.
Figura5.1 Flambagem local edistorcional
a)compressocentradab)momentofletor
Figura5.2Distorodaseo transversal
Figura5.3 ModelosimplificadopropostoporHancock&Lau
ANBR14762:2001utilizaomtodosimplificadopropostoporHancock,paracalcularaforacrticadeflambagempordistorodosperfisformadosafrio.Essemodelosimplificadodispensaasoluonumricaquedemandariaprogramasdecomputador.
Hancock idealizou ummodelo de vigacompostoapenaspelamesadoperfiledoseuenrijecedor,submetidocompresso.Aligaodamesacomaalmarepresentadapordoisapoiosdemolas,umpararestringirrotaoeoutropararestringirodeslocamentohorizontal,conformeesquematizadonafigura5.3.Essemodeloprocuraconsiderar,deformaaproximada,ainflunciadaalmasobreamesacomprimida,pormeiodecoeficientesdemolak e xk ,respectivamente,rotaoetranslao.fcilnotarquequantomaisesbeltaforaalma(maiorbw/t),menorseroosvaloresdeek e xk .
Apartirdessemodelomatemtico,comalgumassimplificaes,possveldeterminarseatensocrticadedistorodoperfile,conseqentemente,aforanormaleomomentofletorcrticos.Essesesforospodemserdeterminadosconformeositens7.7.3e7.8.1.3daNBR14762.
-
47
(eq.5.5)
Ocoeficientedemolarotao(equao5.4)dependedovalordatensonoqualaalmaestsolicitada.Quantomaiorforessatenso,menorserarestrioqueelapoderoferecerparaamesa.Nocasodacompressouniformeadmitesequeoperfilestsobtensouniforme,oquesignificaqueaalmaestarsolicitadaa,nomximo,tenso dist.Sendoassim,necessriofazerumaiteraoparaaobtenodatensocrticadaflambagempordistoro.Admitese,inicialmente,quek =0aosubstituiraequao5.2pelaequao5.5paraaobtenodoprimeirovalorde distdaiterao.Aseguir,comovalordaprimeiratensocrticaencontradacalculaseo(equao5.4)e,emfim,calculase dist.
Sendoassim,necessriofazerestapequenainteraonaobtenodatensocrticadaflambagempordistoro.Admitiseinicialmente que a rigidez k = 0 ao substituir aequao5.2pelaequao5.5naobtenodoprimeiro dist. Depois com a primeira tensocrticaencontradacalculaseo k (equao5.4)e,emfim,calculasedistdefinitivoadmitindo,destavez,acontribuiodarigidezarotaoqueaalmaexercesobreamesa.
Aspropriedadesgeomtricasdomodeloestudado,AdIxIyIxyIthxehydevemsercalculadasparaaseotransversalconstitudaapenaspelamesaedoenrijecedordeborda(figura5.4),cujasexpressessoapresentadasaseguir:
Figura5.4Propriedadesgeomtricadamesa eoenrijecedordeborda
+
+
=
2
2d
2w
d2
w2dist
dw
3
LbLb
Et11,11
)L06,0b(46,5Etk
1 = (/1)(2 + 0,039It Ld 2 )Asexpressesparaoclculodatensocrticadedistoro,dist,encontramsenoanexoDdaNBR14762esoapresentadaaseguir.
5.1SeodotipoUenrijecidosubmetidacompressouniforme
Paraasseestransversaiscomrelaobf/bw compreendidaentre0,4e2,0atensocrtica distoropode se determinada pormeiodaequao5.1.
dist = (0,5E/A d ){ 1 + 2 [( 1 + 2 ) 2 4 3 ]
0,5 }
(eq. 5.1)
Onde: 1 = (/ 1 )( 2 + 0,039I t L d
2 ) + k /( 1 E)
(eq. 5.2)
2 = (I y 2 y o 3 / 1 )
3 = ( 1 I y 3 2 / 1 )
1 = h x 2 + (I x + I y )/A d
2 = I x b f 2
3 = I xy b f 4 = 2 = I x b f
2
= (/L d ) 2
L d = 4,8( 4 b w /t 3 ) 0,25 (eq.5.3)
SendoLdocomprimentotericodasemiondanaconfiguraodeformada.
(eq.5.4)
dist podesercalculada,emprimeiraaproximao,pelaequao5.1com 1conformeindicadonaequao5.5.
-
48
Flambagempordistorodaseotransversal
A d = (b f + D)t
I x = b f t 3 /12 + tD 3 /12 + b f t h y
2 + Dt(0,5D +
h y ) 2
I y = tb f 3 /12 + Dt 3 /12 + Dt(b f + h x )
2 + b f t(h x + 0,5b f )
2
I xy = b f t h y (0,5b f + h x ) + Dt(0,5D + h y )(b f +
h)
I t = t 3 (b f + D)/3
h x = 0,5(b f 2 + 2b f D)/(b f + D)
h y = 0,5D 2 /(b f + D)
b f b w D t so indicados na figura 5.2.
Outrofatorquedeveserobservadonaanlisedaflambagempordistoroolimitedevalidadedasexpressesnormatizadas,ouseja,0,4
-
49
Paraumabarraondeoscomprimentosdeflambagemsoiguais,Lx=Ly=Lt,omenorvalordeenrijecedordebordaparadispensaraverificaodaflambagempordistoro D= 19mm.
5.2SeesdotipoUenrijecidoeZenrijecidosubmetidasflexoemrelaoaoeixoperpendicularalma
Atensocrticadeflambagemelsticapordistoro dist paraseesdotipoUenrijecidoedotipoZenrijecidosubmetidasflexoemrelaoaoeixoperpendicularalmapodeserdeterminadaconformeaequao5.1substituindoseapenasasequaesdeLd (eq.5.3)ek (eq. 5.4) pelas equaes 5.6 e 5.7respectivamente.
Ld=4,8(0,5Ixbf2bw/t
3)0,25 (eq.5.6)
(eq.5.7)
Demesmaformaquenocasodacompressouniforme,dist devesercalculada,emprimeiraaproximaoutilizandoseaequao5.1,massubstituindoaequaode5.2pelaequao5.5.
Seovalorde k .resultarnegativo, k .devesernovamentecalculadocomdist=0.
Seocomprimentolivreflambagempordistoro(Ldistdistnciaentreseescomrestriototaldistorodamesacomprimida)forinferioraLdterico,calculadoconformeequao5.6,entoLdpodesersubstitudopelocomprimentolivreflambagempordistoro.
Atabela5.2indicaasdimensesmnimasquedeveteroenrijecedordeborda(emrelaoadimensodaalma, D/bw)deperfisUeeZedeformaadispensarmaioresverificaesflambagempordistoro.EssatabelafoiretiradadoanexoDdaNBR14762.
Tabela5.2ValoresmnimosdarelaoD/bw de sees do tipo U enrijecido e Zenrijecidossubmetidaflexoparadispensaraverificaodaflambagempordistoro.
Exemplos para o clculo da tensodedistoronoperfil:
Exemplo09 Clculo da tenso crtica deflambagemelsticadistorodoperfilpadronizadoUe250x100x25x2.65mmsubmetidoaoesforonormaldecompresso:
1Clculode dist[NBR14762AnexoD]NBR14762AnexoD3:SeesUesubmetidosacompressouniformet=0,265cm bw=25cm bf=10cmD=2,5cm E=20500kN/cm2
Propriedades geomtricas da mesa eenrijecedor(veritem5.1efigura5.4):Ad=3,05661cm
2 Ix=1,00392cm4
Iy=28,20113cm4
Ixy=2,83349cm4 It=0,07145cm
4
Cw=0,00079cm6
hx=5,556cm hy=0,2454cmx0=3,73896cm y0=0,24098cm
Equaodatensocrticadeflambagemelsticapordistorodadapor(eq.5.1):
+ +
+
= 2w
2d
4w
4d
2d
4w
2dist
dw
3
bL39,13b192,2L56,12Lb
Et11,11
)L06,0b(73,2Etk
dist = (0,5E/Ad){1 + 2 [(1 + 2) 2 43] 0,5 }
-
50
Flambagempordistorodaseotransversal
4 = 2 = I x b f 2 = 1,004 . 10 2
4 =100,392
2 =100,392
comprimentotericodasemionda naconfiguraodeformada:
L d = 4,8( 4 b w /t 3 ) 0,25
L d = 4,8(100,392 . 25 /0,265 3 ) 0,25
L d =91,985 cm
= (/L d ) 2 = (/91,985) 2
=0,0011664511
1 = h x 2 + (I x + I y )/A d
1 = (5,556) 2 + (1,004 + 28,201)/3,057
1 =40,4193
3 = I xy b f = 2,83349 . 10
3 = 28,3349
dist deve ser calculada em primeira
aproximao com,
1 = (/ 1 )( 2 + 0,039I t L d 2 )
1 = (0,001166 / 40,419)(100,392 + 0,039
. 0,07145.(91,985) 2
1,1aprox = 0,0035776
2 = (I y 2 y o 3 / 1 ) = 0,001166 (28,201
2(0,24098).28,33349 / 40,4193)
2 =0,033289
3 = ( 1 I y 3 2 / 1 ) = 0,001166
(0,0035776 . 28,20113 0,001166
(28,3349) 2 / (40,4193))
3 =0,00009066
Para o primeiro clculo de dist (considerando k = 0 ):
dist = (0,5 . 20500 / 3,0566).{0,00358+
0,03329 [(0,00358+0,03329) 2 4,0 .
0,0000907] 0,5 }
dist,1aprox =17,70 kN/cm 2
entoocoeficienterotaodamolaparaatensocalculadaser:
k =1,0336
1 = (/ 1 )( 2 + 0,039I t L d 2 ) + k /( 1 E)
1 = 0,0035776 + 1,0336 / (40,419 .
0,001167 . 20500 )
1 =0,0046470723
3 = ( 1 I y 3 2 / 1 ) = 0,00117 (0,004647
. 28,201 0,00117 (28,335) 2 / (40,419))
3 =0,0001258402
finalmenteovalordatensocrtica, dist:
+
+ =
2
2d
2w
d2
w2dist
dw
3
LbLb
Et11,11
)L06,0b(46,5Etk
( ) ( ) ( )
23 2
2 2 2
20500. 0, 265 1,11 17,70 25 91,9851
20500 0, 265 25 91,9855,46 25 0,06. 91,985k
= + +
dist = (0,5E/Ad){1 + 2 [(1 + 2) 2 43] 0,5 }
( ) { }0,52dist 0,5 20500= 0,00465+0,03329 0,00465+0,03329 4 0,00012583,057
-
51
dist = 24,63 kN/cm 2
Exemplo10 Clculodatensocrticadeflambagemelstica distorodoperfil Ue150x60x20x2mm submetido aoesforodemomentofletornoplanoperpendicularaalma:Ue:bw=15cm bf=6cm D=2cm t=0,2cmE=20500kN/cm2
1Clculode dist[NBR14762AnexoD]NBR14762AnexoD4:SeesUeeZesubmetidosaflexoemrelaoaoeixoperpendicularalma
Propriedadesgeomtricas damesa e enrijecedor:Ad=1,454cm
2 Ix=0,370cm4 Iy=4,7879cm
4
Ixy=0,757cm4 It=0,01936cm
4 Cw= 0,00014cm6hx==3,4177cmhy=0,2504cmx0=2,05286cmy0=0,24568cm
Equaodatensocrticadeflambagemelsticapordistorodadapor(eq.5.1):
4 = 2 = I x b f 2 = 0,370 . 6 2
4 =13,32612
2 =13,32612
comprimento terico da semionda
na configurao deformada:
L d = 4,8(0,5I x b f 2 b w /t
3 ) 0,25
L d = 4,8(0,5 . 0,370 . 6 2 15 / 0,2 3 ) 0,25
L d =50,7469 cm
= (/L d ) 2 = (/50,7469) 2
= 0,0038324789
1 = h x 2 + (I x + I y )/A d
1 = (3,4177) 2 + (0,370 + 4,7879) / 1,454
1 =15,22775
3 = I xy b f = 0,757 . 6
3 = 4,54386
dist devesercalculadaemprimeiraaproximaocom,
1=(h/b1)(b2+0,039ItLd2)
1=(0,0038324789/15,22775)(13,32612+0,039.0,01936.(50,7469)2
1,1aprox=0,0038432481
2=h(Iy2yob3/b1)=0,0038324789(4,78792(0,24568).4,54386/15,227749)
2=0,018911515
3 = h(a1Iy hb32/b1) = 0,003832479
(0,003843248.4,78790,0038325(4,5439)2/(15,228))
3=0,0000506074
Paraoprimeiroclculodedist (considerandok =0):
dist = (0,5 . 20500/ 1,454).{ 0,003843+0,01891[(0,003843+0,01891)24,0.0,00005061]0,5}
dist,1aprox=35,22kN/cm2
coeficientedemolarotao:
k=3,10215 > 0(ok!)
dist = (0,5E/Ad){1 + 2 [(1 + 2) 2 43] 0,5 }
+
+
=
2
2d
2w
d2
w2dist
dw
3
LbLb
Et11,11
)L06,0b(46,5Etk
( ) ( ) ( )
23 2
2 2 2
20500. 0, 2 1,11 35, 218 15 50,7491
20500 0, 2 15 50,7495, 46 15 0,06. 50,749k
= + +
-
52
Flambagempordistorodaseotransversal
1 = (/ 1 )( 2 + 0,039I t L d 2 ) + k /( 1 E)
1 = 0,0038432481+ 3,10215 /
(15,2277496434. 0,0038324789.20500)
1 = 0,0064361959
3 = ( 1 I y 3 2 / 1 ) = 0,0038432
(0,00384325 . 4,7879 0,003843
(4,54386) 2 / (15,22775))
3 = 0,0000981869
dist=67,27kN/cm2
dist = (0,5E/Ad){1 + 2 [(1 + 2) 2 43] 0,5 }
( ) { }0,52dist 0,5 20500= 0,006436+0,01891 0,006436+0,01891 4 0,0000981871,454
-
53
-
55
Captulo6Dimensionamentotrao
-
56
Dimensionamentotrao
Antesdeadotarosvaloresdasdimensesdosperfisaseremutilizadasnoprojetonecessrioestaratentoaoslimitesgeomtricosimpostopelanormaemespecialasrelaeslargura/espessurasmximasqueconstanoitem7.1daNBR14762:2001.
apresentadanatabela6.1algunsdoslimitesimpostospelanormaquantoaosvaloresmximosdarelaolarguraespessura:
Tabela6.1Valoresmximosdarelaolarguraespessuraparaelementoscomprimidos
Nodimensionamentoatraodosperfismetlicossonecessriosfazerdoistiposdeverificaes:aprimeira,denominadaverificao ao escoamento da seo bruta,correspondeverificarse,aolongodabarra,astensessomenoresqueolimitedeescoamen
todoao.Asegundaverificao,denominadadeverificaodacapacidadeltimadaseoefetiva,feitanaregiodasligaes,ondeexisteainterfernciadosfurosparapassagemdosparafusos,quereduzemareatracionadaemdeterminadassees.Aexcentricidadedaentradadecargade traonoperfil tambmconsideradanodimensionamento.Naregiodaligao,ondeoesforonormaltransmitidodeumelementoparaoutro,astensesnoso,nocasogeral,uniformesnaseo.Sendonecessriointroduzirumcoeficientenaexpressodoesfororesistentequerepresenteesteefeito,Ct.OvalordocoeficienteCtobtidoempiricamenteeaNBR14762:2001apresentatabelasparasuaobteno.A verificaodacapacidadeltimadaseoefetiva feitacomatensoltimaderupturaatraodoao,fu,poispermiteseplastificaonaseoparaadistribuiodastenses.
Aspeastracionadasnodevemterndicedeesbeltezsuperiora300:
rraiodegiraoLcomprimentodabarrakcoeficienteparacomprimentodeflambagem
AforanormaldetraoresistentedeclculoNt,Rddevesertomadacomoomenorvalorentreasequaes6.1e6.2:
Nt,Rd=Afy / com =1,1 (eq.6.1)
Nt,Rd=CtAnfu/ com =1,35(eq.6.2)
AreabrutadaseotransversaldabarraAnrealquidadaseotransversaldabarra.
Paraligaessoldadas,considerarAn=A.Noscasosemquehouverapenassoldastransversais(soldasdetopo),Andevesercon
300kLr
=
( )20,9 / 4n f fA A n d t ts g = + (eq. 6.3)
-
57
siderada igual rea bruta da(s) parte(s)conectada(s)apenas.
df dimensodofuro,nfquantidadedefuroscontidosnalinhaderupturaanalisada,figura6.1soespaamentodosfurosnadireodasolicitao,figura6.1gespaamentodosfurosnadireoperpendicularsolicitao,figura6.1tespessuradaparteconectadaanalisadaCtcoeficientedereduoderealquidaconformeitem7.6.1daNBR14762:2001mostradosnastabelas6.2a6.4.
Tabela6.2ChapascomligaesparafusadasFigura6.1Linhaderuptura
ddimetronominaldoparafuso
Emcasos de espaamentos diferentes,tomarsempreomaiorvalorde gparaclculodeCt
Noscasosemqueoespaamentoentrefurosgforinferiorsomadasdistnciasentreoscentrosdosfurosdeextremidadesrespectivasbordas,nadireoperpendicularsolicitao(e1+e2),Ctdevesercalculadosubstituindo g por e1+e2.
Havendoumnicoparafusonaseoanalisada, Ctdevesercalculadotomandose gcomoaprprialargurabrutadachapa.
Noscasosdefuroscomdisposioemzigzag,com ginferiora3d,Ctdevesercalculadotomandose g igualaomaiorvalorentre 3d easoma e1+e2.
Tabela6.3Chapascomligaessoldadas
Figura6.2Ligaesparafusadas
Figura6.3Ligaes soldadas
-
58
Dimensionamentotrao
Tabela6.5Perfiscomligaesparafusadas
blarguradachapaLcomprimentodaligaoparafusada(figura6.2)ouocomprimentodasolda(figura6.3)xexcentricidadedaligao,tomadacomoadistnciaentreoplanodaligaoeocentridedaseotransversaldoperfil(figuras6.2e6.3).
Exemplosdetirantes:
Exemplo11 Clculodacapacidaderesistentetraodeumtirantede3,5mdecomprimentoemperfilpadronizadoL100x40x2mm,comaligaofeitapormeiode4parafusoscomdimetrode12,5mmnaalmaconformedispostosnafiguraabaixo:Adotaraofy=25kN/cm
2efu=40kN/cm
2
1)Verificaoaoescoamentodaseobruta:
N t,Rd = Af y /
A= 3,468 cm 2
f y = 25,0 kN/cm 2
= 1,1 N t,Rd = 3,468
. 25,0 / 1,1 = 78,83 kN
2)Verificaodarupturadaseoefetiva:N t,Rd = C t A n f u /
= 1,35
( )20,9 / 4n f fA A n d t ts g = + n f = 2 d f = 1,25+0,15 cm s = 3 cm g = 4 cm
Cttabela6.2perfiscomligaesparafusadas:
PerfisUcomdoisoumaisparafusosnadireodasolicitaoCt=10,36(x/L)
-
59
Exemplo12 Clculodacapacidaderesistentetraodeumtirantede5,0mdecomprimentoemperfilpadronizadoL100x4,75mm,comaligaofeitacom2parafusoscomdimetrode16mmconformedispostosnafiguraabaixo:Adotaraofy=25kN/cm
2efu=40kN/cm2(rmin=1,95cm)
1)Verificaoaoescoamentodaseobruta:
Nt,Rd=Afy / A=9,129cm2fy=25,0kN/cm
2
=1,1
Nt,Rd=9,129.25,0/1,1
Nt,Rd=207,47kN
2)Verificaodarupturadaseoefetiva:Nt,Rd=CtAnfu/ =1,35
( )20,9 / 4n f fA A n d t ts g = + nf=1df=1,6+0,15cms=0nestecasoalinhaderupturaabrangeapenasumfuro(figura6.1linhaderuptura2)
( )0,9 9,129 1.(1,6 0,15).0, 475 0 = + +nA = 7,47cm2
Cttabela6.2perfiscomligaesparafusadas:
PerfisLcomdoisoumaisparafusosnadireodasolicitao
Ct=11,2(x/L)
-
61
Captulo7Dimensionamento
compresso
-
62
Dimensionamentocompresso
Barras comprimidas esto sujeitas flambagemporflexo(ouflambagemdeEuler),flambagemportoroouflambagemporflexotoro.Essasdenominaesdevemsesformasdadeformaopscritca,comosepodevernafigura7.1
Oaumentodaesbeltezdabarradiminuisua capacidade para resistir aos esforossolicitantes.Issosignificaqueamximatensoquepoderatuarnumelementodechapaseratensocrticadeflambagemglobalenomaisatensodeescoamentodoao, mx = crt .AsAslargurasefetivasdoselementosdaseoso,portanto,calculadasparaessevalordetenso.
Empeasexcessivamenteesbeltasatensocrticadeflambagemglobalmuitopequena,menorquedaflambagemlocal(figura7.1a),nohavendoreduodaslargurasefetivas,aseoefetivaaprpriaseobruta.Nessescasosaflambagemglobalquedeterminaacapacidaderesistentedoperfil.
Em peas curtas as cargas crticas daflambagemglobalsoaltssimaseacapacidaderesistentedoperfildeterminadapelaresistnciadomaterial(oao)somadoaosefeitosdaflambagemlocal.
a)flambagemportorob)flambagemporflexotoroFigura7.1
Figura 7.3Perfil que no ocorrea flambagemdistorcional
Figura7.2 Perfil queocorrea flambagem distorcional
Paraumafaixadeesbeltezintermediriadabarra,noexcessivamenteesbeltaoucurta,podeocorrerumfenmenoquedesacopladodaflambagemlocaleglobal:aflambagempordistoro.Aocorrnciadessefenmenodependedageometriadaseotransversaledocomprimentolongitudinaldabarracomprimidaoufletida (Lx, Ly e Lt). Existemperfis emque aflambagempordistoronoocorre.Issoacontece quando o comprimento crtico para aflambagemdistorcional(Ldistcrtico)elevadoosuficienteparaocasionarflambagemglobalantesdeatingiressecomprimento,(figura7.3).
Asfiguras7.2e7.3mostramexemplosdecurvasdacapacidaderesistenteecomprimentodebarrassubmetidascompressocentrada.Osmodosdeflambagensqueocorremparacadacomprimentodabarrasoidentificados.Operfilrepresentadonafigura7.2terocorrnciadeflambagempordistoroquandoseucomprimentoestiverdentrodeumapequenafaixaprximoaocomprimentodedistorocrtico,Ld.Osvaloresapresentadosnastabelasdasrelaesmnimasbw/Dparasedispensaraverificaodaflambagempordistoro,foramextradasdeanlisesdessetipo,utilizandoum
-
63
programadefaixas finitasparaencontrarosesforoscrticoseidentificaroscasosondeNdist< N0,conformeafigura7.3.
ClculodacapacidaderesistentedebarrassubmetidascompressocentradaconformeanormabrasileiraNBR14762:2001:
AforanormaldecompressoresistentedeclculoNc,Rddevesertomadacomoomenorvalorcalculadoentre:
1Foranormalresistentedeclculopelaflambagemdabarraporflexo,portoroouporflexotoro.
2Foranormalresistentedeclculopelaflambagempordistorodaseotransversal.
Aprimeiraverificaoenglobaainteraodosmodosdeflambagemglobalelocaldoperfil.Aflambagempordistoroocorredemodoindependentedasdemaisedeformasbita,sendosuaverificaorealizadaemseparadonasegundaverificao.
7.1Foranormalresistentedeclculopelaflambagemdabarraporflexo,portoroouporflexotoro.
ProcessodeclculoNBR14762:2001:
1Clculodaspropriedadesgeomtricasdaseobruta(A,Ix,Iy,Cw,rx,ry)
2Clculodaforanormaldecompressoelstica,Ne(sempreconsiderandoaseobruta)
3Clculode 0=y
e
fNbrutaA
aproximado(equa
o7.3)
4Clculode usando 0aproximado(equao7.2)
5Clculode Aefcom = *fy
( )0 52 201 1 0, ,
=
+ (eq. 7.4)
( ) 20 00 5 1 0 2, , = + +
0ef y
e
A fN
= (eq. 7.5)
6Clculode 0=y
e
fNefA
(2clculode 0).
7Clculode usandoosegundovalorde 0(2
clculode ).
8Clculodaforaresistente ,y ef
c Rd
f AN
= (eq.
7.3)
AforanormaldecompressoresistentedeclculoNc,Rddevesercalculadapor:
Nc,Rd = Aef fy/ ,com =1,1 (eq.7.1)
fatordereduoassociadoflambagemcalculadopelaequao7.2oupormeiodastabelas7.2a7.4.
(eq.7.2)
ofatordeimperfeioinicial.Nosca
sosdeflambagemporflexo,osvaloresde variamdeacordocomotipodeseoeoeixodaseoemtornodoqualabarrasofrerflexonaocorrnciadaflambagemglobal.Osvaloresde soobtidos,conformetabela7.1(Tabela7daNBR14762),sendo:
curvaa: =0,21
curvab: =0,34
curvac: =0,49
Noscasosdeflambagemportoroouporflexotoro,devesetomaracurvab.
0ondicedeesbeltezreduzidoparabarrascomprimidas,dadopor:
(eq.7.3)
-
64
Dimensionamentocompresso
Aef areaefetivadaseotransversaldabarra,calculadacombasenaslargurasefetivasdoselementos,adotando = fy.Paraoprimeiroclculode podeseradotadodeformaaproximada, Aef= A paraoclculode 0.
Neaforanormaldeflambagemelsticadabarra,calculadoconformeitem7.7.2daNBR14762,conformemostraseaseguir:
7.1.1ClculodeNeemperfiscomduplasimetriaousimtricosemrelaoaumponto
AforanormaldeflambagemelsticaNeomenorvalorentre:
CwconstantedeempenamentodaseoEmdulodeelasticidadeGmdulodeelasticidadetransversalItmomentodeinrciatorouniformeKxLx comprimentoefetivodeflambagemporflexoemrelaoaoeixoxKyLy comprimentoefetivodeflambagemporflexoemrelaoaoeixoyKtLt comprimentoefetivode flambagemportoro.Quandonohouvergarantiadeimpedimentoaoempenamento,devesetomarKt iguala1,0.r0oraiodegiraopolardaseobrutaemrelaoaocentrodetoro,dadopor:
r0=[rx2+ry
2+x02+y0
2]0,5 (eq.7.7)
rxryraiosdegiraodaseobrutaemrelaoaoseixosprincipaisdeinrciaxey,respectivamente
x0 y0coordenadasdocentrodetoronadireodoseixos principais x e y,respectivamente,emrelaoaocentridedaseo.
7.1.2 Clculo de Ne em perfismonossimtricos
AforanormaldeflambagemelsticaNedeumperfilcomseomonossimtrica,cujoeixo x oeixodesimetria,omenorvalorentre:
Casooeixo y sejaoeixodesimetria,bastasubstituir y por x e x0 por y0
7.1.3 Clculo de Ne em perfisassimtricos
AforanormaldeflambagemelsticaNedeumperfilcomseoassimtricadadapelamenordasrazesdaseguinteequaocbica:
r02(NeNex)(NeNey)(NeNet)Ne
2(NeNey)x02
Ne2(NeNex)y0
2=0(eq.7.10)
NexNeyNetx0y0r0 conformedefinidospelasequaes7.4a7.6.
2
2
)( xxx
exLKEIN = (eq. 7.6)
2
2
)( yy
yey
LK
EIN
= (eq. 7.7)
+ = t
tt
wet GI
LKEC
rN
2
2
20 )(1 (eq. 7.8)
2
2
)( yy
yey
LK
EIN
= (eq.7.10)
+
+ =
2
200
200 )(
])/(1[411
])/(1[2 etexetexetex
extNN
rxNNrxNNN (eq.7.11)
(eq.7.4)
(eq.7.5)
(eq.7.6)
(eq.7.8)
(eq.7.9)
-
65
.11)
-
66
Dimensionamentocompresso
-
67
Exemplosdeclculodepilaressubmetidocompresso:
Exemplo13 ClculodacapacidaderesistenteaesforosdecompressodomontantedeumatreliadeseodotipoU100x50x2,0mmecomprimentode1,5m.Semtravamentosintermedirios,apenasasligaesnasextremidades(kx=ky=kt=1,0):
fy=25kN/cm2 E=20500kN/cm2
G=7884,615kN/cm2
Barras submetidas compresso centrada[NBR147627.7]1Flambagemdabarraporflexo,portoroouporflexotoro[NBR147627.7.2]
1.1ClculoNeLx=150cm Ly=150cm Lt=150cmr0=5,298cm x0=3,108cmIx=61,491cm
4 Iy=9,726cm4 It=0,052cm
4
Cw=159,068cm6 A=3,87cm2
Nex=552,95kN
Ney=87,46kN
Net=65,43kN
Perfilmonosimtrico: em relaoao eixo X[NBR147627.7.2.2]
2
2
)( xxx
exLKEIN = =
2
2
20500 61 491150
,( )
2
2
)( yy
yey
LK
EIN
= =
2
2
20500 9 726150
,( )
+ = t
tt
wet GI
LKEC
rN
2
2
20 )(1 =
2
2 2
1 20500 159 068 7884 61 0 0525 298 150
, , ,, ( )
+
+
+ =
2
200
200 )(
])/(1[411
])/(1[2 etexetexetex
extNN
rxNNrxNNN
-
68
0ef y
e
A fN
= = 3 87 2562 67,,
0= 1,242
( ) 20 5 1 0 34 1 242 0 2 1 242, , , , , = + + = 1,448
Dimensionamentocompresso
Next=62,67kNNeomenorvalorentreNeyeNext:Ne=62,67kNmododeflambagemglobal:flexotoro
Noscasosdeflambagemportoroouporflexotoro,devesetomaracurvab 0 34, = .
Clculodo 0aproximado(calculadocomareaefetivaigualareadaseobruta):Aef=Ab=3,87cm
2
=0,456(aproximado,calculadocomAef=A)
= .fy=11,39kN/cm2(com aproximado)
Clculodareaefetivacomatenso=11,39kN/cm2:
LarguraefetivadasmesasElementoALb=4,4cm1=11,39kN/cm22=11,39kN/cm2=1
Tabela4.3casoa:k=0,43(NBR14762Tab05)p(b=4,6t=0,2k=0,43=11,39):
p=0,870 [p>0,673]bef=3,949cm
LarguraefetivadaalmaElementoAAb=9,2cm1=11,39kN/cm22=11,39kN/cm2=1
Tabela4.2casoa:k=4(NBR14762Tab04)p(b=9,2t=0,2k=4 =11,39):
p=0,571 [p< 0,673]bef=9,2cmbef=b
Portanto,Aef=3,61cm
2
Clculode 0 final
2
2 2
552 95 65 43 4 552 95 65 43 1 3 108 5 2981 12 1 3 108 5 298 552 95 65 43
, , , , [ ( , / , ) ][ ( , / , ) ] ( , , )ext
N +
= +
( )0 52 201 1 0, ,
=
+
( )0 52 21 1 0
1 448 1 448 1 242, ,
, , , =
+
0ef y
e
A fN
= = 3 61 2562 67,,
0= 1,20
( ) 20 5 1 0 34 1 2 0 2 1 2, , , , , = + + = 1,39
( )0 52 201 1 0, ,
=
+
( )0 52 21 1 0
1 39 1 39 1 2, ,
, , , =
+
= 0,478
= 1,1
,y ef
c Rd
f AN
=
,0,478 25 3,61
1,1
=c RdN
Nc,rd= 39,22 kN
-
69
+ = t
tt
wet GI
LKEC
rN 2
2
20 )(1 =
2
2 2
1 20500 12951 32 7884 61 0 26811 868 150
, , ,, ( )
+
Exemplo14 ClculodacapacidaderesistentedeflambagemporflexodeumpilarcomseodotipoUe200x100x25x2,65mmecomprimentode3,0mcomumtravamentonomeiodovonadireodemenorinrcia(kx=1,0ky=kt=0,5):
fy=25kN/cm2 E=20500kN/cm2
G=7884,615kN/cm2
1Flambagemdabarraporflexo,portoroouporflexotoro[NBR147627.7.2]
1.1ClculoNeLx=300cm Ly=150cmLt=150cmr0=11,868cm xc=7,858cmyc=0cmIx=749,504cm
4 Iy=157,365cm4
It=0,268cm4
Cw=12951,323cm6 A=11,463cm2
Nex=1684,942kN
Ney=1415,074kN
Net=841,839kN
Perfilmonosimtrico: em relao ao eixoX[NBR147627.7.2.2]
Next=657,444kN
ParaperfismonossimtricosNeomenorvalorentreNeyeNext:Ne=657,44kNmododeflambagemglobal:flexotoro
Noscasosdeflambagemportoroouporflexotoro,devesetomaracurvab 0 34, = .
Clculodo 0aproximado(calculadocomareaefetivaigualareadaseobruta):Aef=Ab=11,463cm
2
=0,806(aproximado,calculadocomAef=A)
= .fy=20,14kN/cm2(com aproximado)
Clculodareaefetivacomatenso =20,14kN/cm2:Larguraefetivadosenrijecedoresdeborda:ElementoALb=1,97cm1 = 20,14 kN/cm
2
2 = 20,14 kN/cm 2
2
2
)( xxx
exLKEIN = =
2
2
20500 749 50300
,( )
2
2
)( yy
yey
LK
EIN
= =
2
2
20500 157 36150
,( )
+
+ = 2
etex
200etex
200
etexext )NN(
])r/x(1[NN411])r/x(1[2
NNN
2
2 2
1684 94 841 83 4 1684 94 841 83 1 7 85 11 861 12 1 7 85 11 86 1684 94 841 83
, , , , [ ( , / , ) ][ ( , / , ) ] ( , , )ext
N +
= +
0ef y
e
A fN
= = 11 46 25657 44,,
0= 0,66
( ) 20 5 1 0 34 0 66 0 2 0 66, , , , , = + + = 0,796
( )0 52 201 1 0, ,
=
+
( )0 52 21 1 0
0 796 0 796 0 66, ,
, , , =
+
-
70
=1 Tabela4.3casoa(NBR14762Tabela05)k=0,43
p=0,37[p> 0,673]bef=1,97cmbef=b
Larguraefetivadasmesas
NBR14762.7.2.2.2Elementocomenrijecedordeborda:1= 20,14kN/cm22=20,14kN/cm2b=8,94cmD=2,5cm t=0,265cmdef=1,97cmd=1,97cm =20,14kN/cm
2
Is=0,1688cm4
p0=1,69
Como0,673< p0
-
71
= 0,835
= 1,1
,y ef
c Rd
f AN
=
,0,835 25 9,57
1,1
=c RdN
Nc,rd= 181,70 kN
0= 0,603
( ) 20 5 1 0 34 0 603 0 2 0 603, , , , , = + + = 0,75
7.2Foranormalresistentedeclculopelaflambagempordistorodaseotransversal
Para as barras comseo transversalabertasujeitasflambagempordistoro,aforanormaldecompressoresistentedeclculo Nc,Rd devesercalculadapelasexpressesseguintes:
Areabrutadaseo transversaldabarra
ldistondicedeesbeltezreduzidoreferenteflambagempordistoro,dadopor:
para dist < 1,414
N c,Rd = Af y {0,055[ dist 3,6] 2 + 0,237}/
distatensoconvencionaldeflambagemelsticapordistoro,calculadapelateoriadaestabilidadeelsticaouconformeanexoDdaNBR14762.
Exemplo15ClculodacapacidaderesistentedeflambagempordistorodeumpilarcomseodotipoUe200x100x25x2,65mmecomprimentode3,0m:
fy=25kN/cm2 E=20500kN/cm2
G=7884,615kN/cm2
Flambagempordistorodaseotransversal[NBR147627.7.3]:
1.1Clculodatensocrticadeflambagempordistoro, dist(Captulo4.2)
NBR14762AnexoD3:SeesUesubmetidosacompressouniformet=0,265cm bw=20cm bf=10cmD=2,5cmE=20500kN/cm2
Propriedades geomtricas da mesa eenrijecedor:Ad=3,05cm
2 Ix=1,003cm4 Iy=28,201cm
4
Ixy=2,833cm4
It=0,0714cm4 Cw=0,000cm
6 hx=5,555cmhy=0,245cm x0=3,74cm y0=0,2409cm
( )0 52 201 1 0, ,
=
+
( )0 52 21 1 0
0 75 0 75 0 603, ,
, , , =
+
Nc,Rd = Afy (1 0,25dist 2 ) /
para 1,414 dist 3,6
onde, =1,1
dist = (f y / dist ) 0,5
-
72
Dimensionamentocompresso
Equaodatensocrticadeflambagemelsticapordistorodadapor(eq.4.1):
comprimentotericodasemiondanaconfiguraodeformada:
dist devesercalculadaemprimeiraaproximaocom,
entoocoeficienterotaodamolaparaatensocalculadaser:
1.2 Clculodaforaresistente:
dist = (0,5E/Ad){1 + 2 [(1 + 2) 2 43] 0,5 }
4 = 2 = Ixbf 2 = 1,004 . 10 2
4=100,392 2= 4= 100,392
Ld = 4,8(4 bw /t 3 ) 0,25
Ld = 4,8(100,392 . 20 /0,265 3 ) 0,25
Ld=86,99 cm
= (/Ld) 2 = (/86,99) 2
=0,001304
1 = hx 2 + (Ix + Iy)/Ad
1 = (5,556) 2 + (1,004 + 28,201)/3,057
1=40,4193
3 = Ixybf = 2,83349 . 10
3= 28,3349
1 = (/1)(2 + 0,039It Ld 2 )
1 = (0,001304 / 40,419)(100,392 +
0,039 . 0,07145.(86,99) 2
1,1aprox= 0,003919
2 = (Iy 2 yo3/1) = 0,001304 (28,201
2(0,2409).28,33349 / 40,4193)
2=0,037218
3 = (1Iy 3 2 /1) =
0,001304 (0,003919 . 28,3349
0,001304 (28,3349) 2 / (40,4193))
3=0,0001103
Para o primeiro clculo de dist
(considerando k = 0 ):
dist = (0,5 . 20500 / 3,0566).{0,003919+
0,037218 [(0,003919+0,037218) 2
4,0 . 0,0001103 ] 0,5 }
dist,1aprox=19,35 kN/cm 2
+
+ =
2
2d
2w
d2
w2dist
dw
3
Lb
Lb
Et
11,11
)L06,0b(46,5Etk
( ) ( ) ( )
23 2
2 2 2
20500. 0,265 1,11 19,35 20 86,991
20500 0,265 20 86,995, 46 20 0,06. 86,99 = + +
k
k =1,98
1 = (/1)(2 + 0,039It Ld 2 ) + k /(1E)
1 = 0,001304 / 40,419)(100,392 +
0,039 . 0,07145.(86,99) 2 +1,98/
(40,4193 . 0,001304 . 20500) = 0,005753
3 = (1Iy 3 2 /1) = 0,001304 (0,005753 .
28,201 0, 001304 (28,335) 2 /
(40,419)) = 0,0001778
finalmente o valor da tenso crtica, dist:
dist = (0,5E/Ad){1 + 2 [(1 + 2) 2 43] 0,5 }
( ) { }0,52dist 0,5 20500= 0,005753+0,03721 0,005753+0,03721 4 0,00017783,057
= 1,1
dist = (fy/dist) 0,5 = (25/31,11) 0,5 dist= 0,896
-
73
.
Como dist < 1.414, ento,
Nc,Rd = Afy (1 0,25dist 2 ) /
A= 11,463 cm 2
fy= 25 kN/cm 2
Nc,Rd = 11,463 . 25 (1 0,25 . 0,896 2 ) / 1,1
Nc,Rd = 208,194 kN
-
75
Captulo8Dimensionamento
flexo
-
76
Dimensionamentoflexo
OmomentofletorresistentedeclculoMRddevesertomadocomoomenorvalorcalculadoentre:1 Momentodeclculoquecausaescoamentonaseonafibramaissolicitada.2Momentodeclculoreferenteflambagemlateralcomtoro.3Momentodeclculoreferenteflambagempordistorodaseotransversal.
8.1Inciodeescoamentodaseoefetiva
Wef mduloderesistnciaelsticodaseoefetivacalculadocombasenaslargurasefetivasdoselementos,com calculadaparaoestadolimiteltimodeescoamentodaseo,=fy.
Deveseobservarnessaverificaoqueocentrogeomtricodaseoefetivanocoincidecomdaseobruta,essadiferenamodificaacoordenadadafibramaissolicitada,paraoclculodeWef.
8.2Flambagemlateralcomtoro
Aflambagemlateralcomtoroocorreemvigasfletidas.Estemododeflambagemresultadodainstabilidadelongitudinaldaviga.possvelentenderaorigemdesse fenmenoobservando uma viga fletida e isolandoesquematicamente a parte comprimida datracionada,figura8.1.Aregiocomprimidaaolongodocomprimentodabarrapodeseranalisadacomoumpilarsubmetidoaesforosdecompressoecomapoioselsticosaolongodeumdeseuslados(queformadopelaregiotracionada).EstepilartambmestsujeitoflambagemaflexodeEuler,pormsuadireodemenorinrcia,nessecasoadoeixoy.Comoabarracomprimidaestapoiadanumdeseuslados,quandoocorreraperdadeestabilidadeflexo,operfiltenderatorcer.Des
sa formaarigidezenvolvidanessemododeflambagemarigidezaflexoemtornodoeixoyetambmarigidezatoro.
Omomentofletorresistentedeclculoreferenteflambagemlateralcomtoro,tomandoseumtrechocompreendidoentreseescontidaslateralmente,devesercalculadopor:
Wc,ef mduloderesistnciaelsticodaseoefetivaemrelaofibracomprimida,calculadocombasenaslargurasefetivasdoselementos,adotando = FLT.fy
FLT fatordereduoassociadoflambagemlateralcomtoro,calculadopor:
para 0< 0,6: FLT=1,0
para0,6< 0
-
77
Me=Cbr0(NeyNet)0,5
Embarras comseomonossimtrica,sujeitasflexoemtornodoeixoperpendicularaoeixodesimetria,consultarbibliografiaespecializada.
barrascomseoZpontosimtrica(simtricasemrelaoaumponto),comcarregamentonoplanodaalma:Me=0,5Cbr0(NeyNet)
0,5
barrascomseofechada(caixo),sujeitasflexoemtornodoeixox:Me=Cb(NeyGIt)
0,5
NeyNetr0conformedefinidosnocaptulo7.
OsvaloresdeKyLyeKtLt podemsertomadoscomvalorinferioresaLyeLt,respectivamente,desdequejustificadoscombaseembibliografia especializada.Para os balanoscomaextremidadelivresemcontenolateral,KyLyeKtLtpodemresultarmaioresqueLyeLt,respectivamente,emfunodascondiesdevnculo, por exemplo, embarras contnuasconectadasapenaspelamesatracionada,portantocomdeslocamentoslaterais,rotaoemtornodoeixolongitudinaleempenamentoparcialmente impedidos no apoio. Nesse casodeveseconsultarbibliografiaespecializada.
Cbocoeficientedeequivalnciademomentonaflexo,queafavordaseguranapodesertomadoiguala1,0oucalculadopelaseguinteexpresso:
Parabalanoscomaextremidade livresemcontenolateraleparabarrassubmetidasflexocomposta,Cbdevesertomadoiguala1,0.
Mmaxomximovalordomomentofletorsolicitantedeclculo,emmdulo,notrechoanalisado
MAovalordomomentofletorsolicitantedeclculo,emmdulo,no1o.quartodotrechoanalisado
MBovalordomomentofletorsolicitantedeclculo,emmdulo,nocentrodotrechoanalisado
MCovalordomomentofletorsolicitantedeclculo,emmdulo,no3o.quartodotrechoanalisado
8.3Flambagempordistorodaseotransversal
Para as barras comseo transversalabertasujeitasflambagempordistoro,omomentofletorresistentedeclculodevesercalculadopelaseguinteexpresso:
Onde:Mdist omomento fletor de flambagem pordistoro,dadopor:para dist
-
78
Dimensionamentoflexo
Exemplo16 ClculodomomentofletorresistenteemtornodoeixoXdoperfilpadronizadoU250x100x2,65mm.Ocomprimentodavigade320cm,semtravamentosintermedirios,submetidoaumcarregamentodistribudo,tensodeescoamentode25,0kN/cm2:
1Inciodeescoamentodaseoefetiva [NBR147627.8.1.1]
Clculodaseoefetivarealizadoparaumatensode =25kN/cm2:SeosubmetidaaesforodemomentofletoremrelaoaoeixoXClculodasLargurasEfetivasLarguraefetivadamesainferior:SomenteTraonoelemento!bef=bLarguraefetivadamesasuperior:ElementoALb=9,47cm1=25kN/cm
2
2=25kN/cm2
=1
Tabela 4.3 casoa (NBR14762 Tabela05) k=0,43
p=2,00 [p>0,673]bef=4,208cmbef,1=4,208cm
LarguraefetivadaalmaElementoAAb=23,94cm1=24,19kN/cm
2
2=24,19kN/cm2
=1
Tabela4.2casod(NBR14762Tabela04)bc=9,47cmbt=9,47cmb=18,94cmk=24
p=0,667[p< 0,673]bef=bbef,1=5,98cmbef,2=11,97cmbef,1+bef,2>bcbef=b
Propriedadegeomtricadaseoefetiva:
Paracalcularomduloresistenteefetivo(Wef)necessrioencontraronovoCGdaseoefetivaecalcularomomentodeinrciaemrelaoaosnovoseixosdereferncia.Omduloresistentedefinidocomosendoomomentodeinrciadaseodivididopeladistnciadafibramaisdistante(ymx).
Podeseutilizarprocessosautomatizadosparacalcularessaspropriedadesgeomtricas
MRd = Wef fy / ( = 1,1)
9, 470, 265
0,43.205000,95 0,9525
= =pbtkE
18,940,265
24 205000,95 0,9523,99
= = p
btkE
-
79
momentomximo:2
8mxqLM =
momentoemB:2
8BqLM =
momentoemAeC:23
32c AqLM M = =
como,porexemplo,oExcelouumprogramaespecficoparaestefim.OProgramaDimPerfilrealizaessesclculoseexibeosresultados.
Ix_ef=878,00cm4
Wx_ef=878,00/14,04=64,58cm3
2Flambagemlateralcomtoro [NBR147627.8.1.2]
2.1ClculoMe
ClculodeCb:
Paraumavigabiapoiadasubmetidaacarregamentodistribudouniforme:
Cb=1,13 (nodependedovalordocarregamento)
ClculodeMe:PerfilmonossimtricoLx=320cm Ly=320cm
Lt=320cm r0=11,756cm
xc=5,723cm yc=0cm
Cw=12013,76cm2
ClculodeWcmduloresistentedoperfilemrelaofibracomprimida(seobruta):
mximacoordenadaY=12,367cm(fibracomprimida)
Ix=1120,17cm4
Wc=90,574cm3
Clculode 0:
0=(Wcfy/Me)0,5
0=0,913
como0,6< 0
-
80
Dimensionamentoflexo
Ovalordatensoasertomadano clculodaslargurasefetivasdadopor:
=FLT fy=0,8526.25=21,32kN/cm2
Oclculodaslargurasefetivasfoi realizadonoexemplo01.
mxima coordenadada fibracomprimidaY=13,933cm
mduloresistenteemrelaoasfibrascomprimidasdaseoefetiva
MRd=[rFLTWc,effy]/ g =0,8526.64,14.25/1,1
MRd=1242,9kN.cm
3Flambagempordistorodaseotransversal [NBR147627.8.1.3]
Perfiscommesasemenrijecedordebordanoestosujeitosaflambagempordistoro
daseotransversal,nessesperfisfenmenodaflambagemlocal(verificadopelomtododaslargurasefetivas)sersemprecrticocomparadocomclculodedistorodaseopelomodelodeHancokmostradosnocaptulo04.
Omomentoresistentedoperfilseromenorvalorcalculadoem1e2:
MRd=1242,9kN.cm
Exemplo17 ClculodacapacidaderesistenteaomomentofletoremrelaoaoeixoXdeumavigade4,0mdecomprimento,perfilUe150x60x20x2, submetidaaumacargaconcentradanomeiodovo.Aofy=30kN/cm
2E=20500kN/cm2.
1Inciodeescoamentodaseoefetiva [NBR147627.8.1.1]
1ClculodasLargurasEfetivasparaseosubmetidaaesforodemomentofletoremrelaoaoeixoX:
=30kN/cm2
Larguraefetivadoenrijecedordebordainferioredamesainferiordoperfil:Elementostracionados!bef=b
LarguraefetivadoenrijecedordebordasuperiorElementoAL
= 1,1
Ixef= 893,693 cm 4
Wcef=893 69313 933
,,
=64,14cm3
MRd = Wef fy / ( = 1,1)
b= 1,6 cm
1= 28,784 kN/cm 2
2= 22,297 kN/cm 2 = 0,775
NBR14762 Tab05.caso b
0 = 2 / 1 < 1,0
k = 0,578 / ( + 0,34)
k= 0,519
(tabela4.3)
-
81
Larguraefetivadamesasuperior
NBR14762.7.2.2.2Elementocomenrijecedordeborda:1=30kN/cm
2
2=30kN/cm2
b=5,2cm D=2cm t=0,2cmdef=1,6cmd=1,6cm =30 kN/cm
2
=90
Como0.673< p0 1,0, ento
ds = def
Largura efetiva da alma:
Elemento AA
b= 14,2 cm
1= 28,78 kN/cm 2 2= 28,78 kN/cm 2 = 1
NBR14762 Tab04.caso d
bc= 7,1 cm bt= 7,1 cm
k=4+2(1)+2(1)3k=24
14, 40,2
24.205000,95 0,9528,78
= =pbtkE
=0,572
bef=14,2cm (bef=b)
(tabela4.2)
-
82
+ = t
tt
wet GI
LKEC
rN 2
2
20 )(1 = 39,726 kN
2
2
)( yy
yey
LK
EIN
= = 37,999 kN
momentomximo:4mxPLM =
momentoemB:4BPLM =
momentoemAeC:8c APLM M = =
Dimensionamentoflexo
ClculoMeClculodeCb:
Paraumavigabiapoiadasubmetidaaumaforaconcentradanomeiodovo:
Cb=1,31(nodependedacargaP)
PerfilmonossimtricoLx=400cm Ly=400cm Lt=400cmr0=7,845cm xc=4,645cmCw=1440,47cm
2
Ix=207,21cm4 Iy=30,05cm
4 It=0,079cm4
Me=Cbr0(NeyNet)0,5=399,27kN.cm
mximacoordenadaY=7,4cm(fibracomprimida)Ix=207,211cm
4
Wx=28,002cm3
0=(Wcfy/Me)0,5=1,45
0,6< 0
-
83
Mdist= Wcfy(10,25dist2)Mdist=28,002. 30.(10,25.0,6682)Mdist=746,34kN.cmMRd=Mdist/ MRd=746,34/1,1MRd=678,5kN.cm
Omomentoresistentedoperfilomenorvalorcalculadonositens1,2e3:
MRd=362,9kN.cm
8.4Foracortante
Nodimensionamentodaspeassubmetidasaoesforocortante,comonasdemaisestruturasdeao,astensesdecisalhamentonaalmadoperfildevemserverificadas.Umachapadeao(alma)sobesforoscisalhantestambmestsujeitaaofenmenodaflambagemlocal.Sendonecessrio,portanto,limitarastensesatuantesquandoachapaforesbelta.Anormabrasileira apresenta expresses paracapacidaderesistenteaoesforocortanteparatrsintervalosdeesbeltezadaalma(h/t).
AforacortanteresistentedeclculoVRddevesercalculadapor:
tespessuradaalma
hlarguradaalma(alturadaparteplanadaalma)
kv coeficiente de flambagem local porcisalhamento,dadopor:
paraalmasemenrijecedorestransversais:
kv=5,34
paraalmacomenrijecedorestransversaisdimensionadoconformeasexignciasdoitem7.5daNBR14762:2001.
a adistnciaentreenrijecedorestransversaisdealma.
Parasees comduas oumais almas,cadaalmadeveseranalisadacomoumelementoseparadoresistindosuaparceladeforacortante.
8.5Momentofletoreforacortantecombinados
Empeasondeexistemesforosdemomentofletoreesforocortante(emtodasasbarrascomcarregamentotransversalaplicado)oefeitoassociadodastensesnormaisdevidoaomomentofletorcomastensescisalhantesdeveserverificado.
Parabarrassemenrijecedorestransversaisdealma,omomentofletorsolicitantedeclculoeaforacortantesolicitantedeclculonamesmaseo,devemsatisfazerseguinteexpressodeinterao:
(MSd/M0,Rd)2+(VSd/VRd)
2< 1,0
MSdmomentofletorsolicitantedeclculo
parah/t 1,08(Ekv/fy)0,5
VRd=0,6fyht/ ( =1,1)
para1,08(Ekv/fy)0,51,4(Ekv/fy)0,5
VRd=[0,905Ekvt3/h]/ ( =1,1)
1,0a/hpara)/(
34,50,4 2 + = hakv
1,0a/hpara)/(0,434,5 2 > + = ha
kv
-
84
M0,Rdmomentofletorresistentedeclculopeloescoamentodaseoefetiva,conformeoitem8.1
VSdforacortantesolicitantedeclculo
VRd foracortanteresistentedeclculoconformeoitem8.4.
Parabarrascomenrijecedorestransversaisdealma,almdeserematendidasasexignciasdoitem8.1e8.4destemanual,quandoMSd/M0,Rd>0,5eVSd/VRd>0,7devesersatisfeitaaseguinteexpressodeinterao:
Exemplo 18 Verificao quanto aocisalhamentodoperfildoexemplo17paraumacargadeclculoconcentradanomeiodovoda viga biapoiada no valor de 4 kN (Ue150x60x20x2 L=400cm).
Solicitaesnabarra:Msd=P.L/4=4.400/4=400kN.cmVsd=P/2=2kNM0,Rd=763,6kN.cmMomentoresistentepeloescoamentodasfibrasmaissolicitadas(exemplo17item1).
Dimensionamentoflexo
Clculodoesforocortanteresistente:h=14,20(alturadaparteplanadaalma)h=14,2cm kv=5,34 h/t=711,08(E.kv/fy)
0,5=65,31,4(E.kv/fy)
0,5=84,6
como,1,08(E.kv/fy)
0,5
-
85
-
87
Captulo9Dimensionamento
flexocomposta
-
88
Dimensionamentoflexocomposta
Aforanormalsolicitantedeclculoeosmomentosfletoressolicitantesdeclculodevemsatisfazerasequaesdeinteraoapresentadasnestecaptulo.
9.1Flexocompresso
Emperfissubmetidosaflexocompressonecessrioverificaracombinaodeesforospormeiodeduasequaes,9.1e9.2.Aequao9.1consideraosefeitosdesegundaordemnabarra,aequao9.2apenasquantoaresistnciadomaterial.Noentanto,quandooesforonormaldabarraforrelativamentepequeno,(Nc,Sd< 0,15.Nc,Rd)podeseutilizarapenasaequao9.3paraaverificaoflexocompresso.
QuandoNc,Sd/Nc,Rd< 0,15asduasexpressesanteriorespodemsersubstitudaspor:
Onde:Nc,Sd fora normal de compresso
solicitantedeclculo,consideradaconstantenabarra
Mx,SdMy,Sdmomentosfletoressolicitantesdeclculo,naseoconsiderada,emrelaoaoseixos x e y,respectivamente
(eq.9.1)
e
(eq.9.2)
(eq.9.3)
Nc,Rd foranormaldecompressoresistentedeclculo,conformeositens7.1e7.2
N0,Rdforanormaldecompressoresistentedeclculo,calculadaconforme7.1,nessecasotomandoseparaoclculoovalorde =1,0ecalculaseaaraefetivadoperfilcomatenso =fy
Mx,RdMy,Rd momentosfletoresresistentesdeclculo,emrelaoaoseixos x e y,respectivamente,calculadosconforme8.1,8.2e8.3(no clculo do momento resistente pelaflambagemlateralcomtoro,conforme8.2ovalordeCbdeveseriguala1,0).
Nex Ney forasnormaisdeflambagemelstica,emrelaoaoseixos x e y,respectivamente,calculadaspor:
IxIymomentosdeinrciadaseobrutaemrelaoaoseixos x e y,respectivamente
(KxLx) (KyLy)comprimentosefetivosdeflambagememrelaoaoseixos x e y,respectivamente
Cmx Cmy coeficientesdeequivalnciademomentonaflexocomposta,emrelaoaoseixos x e y,respectivamente,determinadosconformea),b)ouc)seguintes:
a)barrasdeestruturasindeslocveis,semaestransversaisentreasextremidades:
Cm=0,60,4(M1/M2)
M1omenoreM2omaiordosdoismomentosfletoressolicitantesdeclculonasextremidadesdotrechosemtravamentolateral.ArelaoM1/M2positivaquandoessesmomentosprovocaremcurvaturareversaenegativaemcasodecurvaturasimples.
1 01 1
,, ,
,, ,, ,
,my y Sdc Sd mx x Sdc Sdc Rd c Sd
x Rd y Rdex ey
C MN C MNN NM MN N
+ +
0
1 0,, ,, , ,
,y Sdc Sd x SdRd x Rd y Rd
MN MN M M
+ +
1 0,, ,, , ,
,y Sdc Sd x Sdc Rd x Rd y Rd
MN MN M M
+ +
Nex = 2 EIx / (KxLx) 2 Ney = 2 EIy / (KyLy) 2
-
89
b)barrasdeestruturasindeslocveis,sujeitasaestransversaisentreasextremidades:
Casonosejamdeterminadosdemaneiramaisprecisa,osseguintesvaloresdeCmpodemseradotados:
1)paraambasasextremidadesdabarraengastadas:Cm=0,85
2)paraosdemaiscasos: Cm=1,0
c)barrasdeestruturasdeslocveis:Cm=1,0
9.2Flexotrao
e
Nt,Sd foranormaldetraosolicitantedeclculo,consideradaconstantenabarra
Mx,SdMy,Sdmomentosfletoressolicitantesdeclculo,naseoconsiderada,emrelaoaoseixos x e y,respectivamente
Nt,Rdforanormaldetraoresistentedeclculo,conformeocaptulo7
Mxt,RdMyt,Rdmomentosfletoresresistentesdeclculo,naseoconsiderada,emrelaoaoseixosx ey,respectivamente,calculados com base no escoamento da fibratracionadadaseobruta,dadospor
Mxt,Rd=Wxtfy/ e
Myt,Rd=Wytfy/ com =1,1
Wxt Wyt mdulosderesistnciaelsticosdaseobrutaemrelaoaoseixos x e y,respectivamente,referentesfibratracionada
Mx,RdMy,Rd momentosfletoresresistentesdeclculo,emrelaoaoseixos x e y,respectivamente,conforme8.1,8.2e8.3.
Exemplo19 Verificaodavigaabaixoquantoflexocompresso:
Perfil Ue150x60x20x2mm.Ao fy=30kN/cm2E=20500kN/cm2.Esforossolicitantes:MxSd=1.4
2/8=2kN.m=200,0kN.cmNc,Sd=5,0kNEsforosresistentes:Nc,Rd=29,09clculodemonstradoaseguir.Nc,Rd /Nc,Sd=5,0/29,09=0,17>0,15,portantonaverificaodacombinaodosesforosdevemsersatisfeitasasequaes9.1e9.2.
Mx,Rd=277,08kN.cmNex=262,03kNNey=38,00kNN0,Rd=130,31kN
Osclculosdosesforosacimarelacionadossodemonstradosadiante.
Coeficientes:Cb=1,0paraoclculodomomentore
sistentepelaflambagemlateralcomtoroparamomentosemtornodoseixosXeY.
Cmx=1,0critriob)paradeterminaodeCm:estruturasindeslocveissujeitasaestransversaisentreasextremidades
1verificao:equao9.1considerandoosefeitosde2ordem.
*os carregamentos apresentadosso valoresdeclculo,j considerados os devidos coeficientesdemajorao.
1 0,, ,, , ,
,y Sdx Sd t Sdxt Rd yt Rd t Rd
MM NM M N
+ +
1 0,, ,, , ,
,y Sdx Sd t Sdx Rd y Rd t Rd
MM NM M N
+
1 01 1
,, ,
,, ,, ,
,my y Sdc Sd mx x Sdc Sdc Rd c Sd
x Rd y Rdex ey
C MN C MNN NM MN N
+ +
-
90
Dimensionamentoflexocomposta
2verificao:equao9.2verificandoaresistnciadomaterial.
Concluso:operfiladotadoresisteocarregamentosolicitado
Clculodosesforosresistentesnoperfil:Mx,RdNexNeyN0,Rd Nc,RD
ClculodeMxRdBarras submetidas FlexoSimples [NBR147627.8]
1Inciodeescoamentodaseoefetiva[NBR147627.8.1]calculadonoexemplo17(item1)MRd=763,6kN.cm
2Flambagempordistorodaseotransversal[NBR147627.8.1.3]calculadonoexemplo17(item3)
MRd=678,5kN.cm(flambagempordistoro)
3Flambagemlateralcomtoro[NBR147627.8.1.2]
ClculoMesemelhanteaorealizadonoexemplo17(item2),pormnestecasoovalordeCbadotadodeverseriguala1,0.Cb=1PerfilmonossimtricoLx=400cm Ly=400cmLt=400cmr0=7,845cm xc=4,645cmCw=1440,47cm