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Concreto I - Seguranca

segurança das estruturas

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    December 2018
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UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE ESCOLA DE ENGENHARIA INTRODUÇÃO À SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS Januário Pellegrino Neto Conceito de Segurança “ Segurança de uma estrutura é a capacidade que ela apresenta de suportar,sem atingir um estado limite, as ações mais desfavoráveis ao longo da vida útil da obra em condições adequadas de funcionalidade. ” Introdução à Segurança das Estruturas Conceito de Segurança “ Segurança é o afastamento que uma estrutura apresenta entre as situações previstas para seu uso e a situação de ruína. ”  qualitativo e de difícil quantificação !  insegurança x desperdício.  fatores que influenciam a segurança: variabilidade das ações e resistências, importância da estrutura – custo dos danos, imprecisões geométricas, imprecisões de projeto relativas às resistências e solicitações, ... Introdução à Segurança das Estruturas Conceito de Segurança Método Intuitivo Segurança é obtida através de concepções baseadas na intuição dos projetistas e construtores. Intuição: pode ser pura, ou, mais comumente, condicionada por sucessos e insucessos de construções similares anteriormente feitas, inclusive de modelos. Introdução à Segurança das Estruturas Conceito de Segurança Método Intuitivo Segurança é obtida através de concepções baseadas na intuição dos projetistas e construtores.  anti-econômicas;  grau de insucesso elevado;  obrigatoriedade, face ao desconhecimento das teorias quantitativas do comportamento estrutural. Introdução à Segurança das Estruturas Conceito de Segurança Como Quantificar ? Teorias quantitativas  mecânica das estruturas • comportamentos estruturais • comportamento reológico • determinação dos esforços internos, deformações e deslocamentos produzidos por ações • critérios de resistência dos materiais  métodos experimentais Hipótese fundamental: comportamento estrutural determinístico Introdução à Segurança das Estruturas Métodos de Verificação da Segurança  Método das Tensões Admissíveis • aplicação de um coeficiente de segurança interno:  i  1 • condição de segurança:  rup    i  ..... tensões atuantes   ..... tensões admissíveis   rup ..... tensões de ruptura  aço  1,7 • o coeficiente i que avalia a segurança, varia  conforme o material, para garantir a mesma segurança. madeira  4 a 5 Introdução à Segurança das Estruturas  Método das Tensões Admissíveis principais críticas: • i grande não significa necessariamente grande segurança, portanto i não quantifica segurança. • i tem mais significado como coeficiente de ignorância em relação ao comportamento do material. • não levam em consideração a combinação prevista de ações. • em problemas não-lineares, i conduz a uma idéia falsa, levando muitas vezes a soluções anti-econômicas. • não quantifica a segurança, encontra-se definitivamente superado. Introdução à Segurança das Estruturas Métodos de Verificação da Segurança  Métodos Probabilísticos coeficientes de segurança: i e e probabilidade de ruína RUÍNA R (resistência) é alcançada por S (solicitação) PROBABILIDADE DE RUÍNA p  pR  S  Introdução à Segurança das Estruturas Métodos Probabilísticos  não há segurança absoluta (p=0) !  o risco sempre existe, ainda que com projeto, execução e controle dentro dos mais rigorosos padrões.  faz-se a distinção entre o insucesso aleatório, sem culpados, e os desastres por imperícia ou irresponsabilidade.  o risco é inerente à vida – não se adota um coeficiente de segurança, também nas estruturas assume-se um risco. Introdução à Segurança das Estruturas Métodos Probabilísticos  Método probabilístico condicionado • quase tudo é ALEATÓRIO: ações, solicitações, resistências, geometria da estrutura. • teoria que fornece a configuração de ruína: continua DETERMINÍSTICA.  Método probabilístico puro • a consideração de todas as configurações de ruína possíveis pela aleatoriedade das propriedades mecânicas e dos parâmetros geométricos constitui a essência do método probabilístico puro. • é muito complexo – constitui sonho dos pesquisadores. Introdução à Segurança das Estruturas Método Semi-Probabilístico a verificação da segurança consiste, basicamente, no seguinte procedimento: • ações e resistências características variáveis aleatórias - 5% de probabilidade de serem ultrapassados para o lado mais desfavorável • ações e resistências de cálculo majoram-se as ações e solicitações (f) e reduzem-se as resistências (m, s para o aço e c para o concreto) • segurança : situação de ruína determinística, valores de cálculo. S d  Rd Introdução à Segurança das Estruturas Método Semi-Probabilístico Ações • características Fk,sup = Fk valor característico superior, 5% de probabilidade de ser ultrapassado. • cálculo densidade de probabilidade valor da carga (F) distribuição normal Fd = f . Fk reduzindo a probabilidade de ser ultrapassado. 5% Fk,sup Introdução à Segurança das Estruturas Método Semi-Probabilístico Combinações Usuais das Ações Em edifícios: (NB1-78) • para verificações de estados limites últimos - ELU (fg = fq = 1,4); (e = 1,2) Fd = 1,4 Fgk + 1,4 Fqk + 1,2 Fek (desfavorável) Fd = 0,9 Fgk + 1,4 Fqk + 1,2 Fek (favorável) • para verificações de estados limites de serviço - ELS (fg = 1 e fq = 0,7); (e = 1) Fd = Fgk + 0,7 Fqk + Fek Introdução à Segurança das Estruturas Método Semi-Probabilístico Simultaneidade das Ações Cargas variáveis: naturezas distintas e probabilidades de ocorrências simultâneas Quando existirem ações variáveis de naturezas diferentes com pouca probabilidade de ocorrência simultânea, com Fqk1  Fqk2  Fqk3 ... , adotam-se as seguintes ações de cálculo (combinação de ações):  para verificações de estados limites últimos em edifícios Fd = 1,4 Fgk + 1,4 [Fqk1 + 0,8 (Fqk2 + Fqk3 + ...)] + 1,2 Fek  para verificações de estados limites de serviço em edifícios Fd = Fgk + 0,7 [Fqk1 + 0,8 (Fqk2 + Fqk3 + ...)] + Fek Introdução à Segurança das Estruturas Método Semi-Probabilístico • características fk,inf = fk Resistências densidade de probabilidade distribuição normal valor característico inferior, 5% de probabilidade de ser ultrapassado • cálculo fd = f k /  m 5% reduzindo a probabilidade de ser inferior fk,inf Introdução à Segurança das Estruturas Método Semi-Probabilístico Coeficientes de Ponderação das Resistências m = m1 x m2 x m3 m1 : considera a variabilidade da resistência dos materiais envolvidos m2 : considera a diferença entre a resistência do material no corpo de prova e na estrutura m3 : considera os desvios gerados na construção e as aproximações feitas em projeto do ponto de vista das resistências Introdução à Segurança das Estruturas Método Semi-Probabilístico Coeficientes de Ponderação das Resistências Usuais em Edifícios: • estados limites últimos (ELU) Concreto: c = 1,4 fcd = fck / 1,4 Aço: s = 1,15 fyd = fyk / 1,15 • estados limites de serviço (ELS) Concreto: c = 1,0 Aço: s = 1,0 Introdução à Segurança das Estruturas Métodos dos Estados Limites (semi-probabilístico) ESTADOS LIMITES: quando uma estrutura deixa de preencher uma qualquer das finalidades de sua construção, dizse que ela atingiu um estado limite Introdução à Segurança das Estruturas Métodos dos Estados Limites (semi-probabilístico) ESTADO LIMITE ÚLTIMO – ELU esgotamento da capacidade portante, associados ao colapso provocando a paralização do uso: • ruptura de seções críticas da estrutura, • colapso da estrutura, • perda da estabilidade do equilíbrio, • deterioração por fadiga; Introdução à Segurança das Estruturas Métodos dos Estados Limites (semi-probabilístico) ESTADO LIMITE DE SERVIÇO – ELS associados à durabilidade, aparência, conforto do usuário e bom desempenho funcional • deformações excessivas para utilização normal da estrutura, •fissuração prematura ou excessiva, •danos indesejáveis (corrosão), •deslocamentos excessivos sem perda da estabilidade, • vibrações excessivas. Introdução à Segurança das Estruturas