Influência do Comportamento das Ligações na Estabilidade das Estruturas

CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DE FOZ DO IGUAÇU

Trabalho de Teoria das Estruturas

Tema: Influência do Comportamento das Ligações na Estabilidade das Estruturas

Alunos: Gabriel Azevedo de Oliveira

              Gabriela Farina

Curso/Turma: Engenharia Civil – 7ºP

Professora: Aline R. Marzurkiewicz

Foz do Iguaçu- PR

2020

INFLUÊNCIA DO COMPORTAMENTO DAS LIGAÇOES NA ESTABILIDADE DAS ESTRUTURAS EM AÇO.

RESUMO

Neste trabalho será apresentado como o comportamento das ligações influenciam na estabilidade das estruturas em aço. Para isso, será utilizado o método de pesquisa bibliográfica, sendo feito uma coleta de dados a partir de artigos, livros e revistas científicas para utilizar como citações.

PALAVRA-CHAVE: Estruturas. Ligações viga-pilar. Estabilidade das estruturas. Análise estrutural. Ligações.

ABSTRACT

In this work it will be presented how the behavior of the connections influence the stability of the structures. For this, the bibliographic research method will be used, with data being collected from articles, books and scientific journals to be used as citations.

KEYWORD: Structures. Beam-column connections. Structural stability. Structural analysis. Connections.

INTRODUÇÃO

Com o crescimento da construção civil no mundo, os estudos sobre resistências das estruturas têm sido fundamentais para o bom desenvolvimento de uma obra, principalmente em relação a custo benefício. Com isso é notório o uso de concreto armado e aço nas grandes construções civis.

As estruturas em aço são formadas pela ligação de diversos elementos estruturais visando a condução dos esforços externos atuantes nas estruturas para as fundações. O aço possui características físicas e mecânicas vantajosas para utilização na construção de pórticos planos, como: boa relação entre resistência e peso estrutural, capacidade de adaptação a variadas formas arquitetônicas, grande variedade de perfis disponíveis no mercado, grande controle no processo de fabricação nas usinas siderúrgicas, o que consequentemente, gera maior confiabilidade na sua utilização nessas obras.

A necessidade de se entender o comportamento das ligações, passa a ser de fundamental importância para o desenvolvimento de um projeto estrutural econômico e que garanta a estabilidade global do sistema.

Uma das maneiras de se entender esse comportamento é o conhecimento dos componentes ativos das ligações. A avaliação das características de deformação e de resistência de cada componente individualmente e a associação desses componentes para analisar o comportamento da ligação como um todo, possibilitam a determinação do comportamento de uma grande variação de ligações.

1.  Ligações em estruturas metálicas

No campo das estruturas metálicas, ao longo das últimas décadas, foram apresentados inúmeros trabalhos de referência para a otimização estrutural de estruturas metálicas, tendo como problema base o peso das estruturas e descuidando a componente das ligações.

Define-se ligação metálica pela união entre duas ou mais peça. Normalmente o tipo de ligação a ser usado é elaborado levando em conta o tipo de montagem que será realizado, pois a dificuldade de ajuste “in loco” pode gerar atrasos e provocar acidentes durante o processo de ligação das partes. Existem duas maneiras principais de se tornar as ligações seguras, o uso de solda e o de parafusos, ou até mesmo as duas em conjunto. O conhecimento do comportamento estrutural das ligações viga-pilar em estruturas metálicas é fundamental para o seu dimensionamento adequado frente aos esforços solicitantes.

Para dimensionar uma ligação metálica vários fatores devem ser considerados. O comportamento destas ligações é complexo, pois, as ligações não apresentam um comportamento linear ou multilinear. Silva (2005) apresenta o comportamento de dois tipos de ligações viga-pilar, onde se pode observar como estas se comportam com o carregamento. Nas figuras a seguir apresenta-se o comportamento de duas ligações típicas em estruturas metálicas ao carregamento a partir das curvas momento-rotação correspondentes.

[pic 1][pic 2]

[pic 3]

Ao analisarmos as Figuras 1 e 2 observa-se que o comportamento das curvas momento-rotação das ligações não é linear e assim o dimensionamento de ligações adotando as curvas momento-rotação reais, não é prático devido a sua variação. A não linearidade destas curvas, leva a aproximação de valores com modelos bi lineares ou multilineares como os apresentados na figura 3.

[pic 4]

A aproximação serve para que se possa analisar o comportamento das ligações metálicas.

Pode-se classificar as ligações pela sua rigidez e sua resistência. Quando classificadas segundo a rigidez, estas podem ser definidas como ligações rígidas, articuladas ou semi-rígidas.

1.1.  Classificação das ligações

Pode-se classificar as ligações pela sua rigidez e sua resistência. Quando classificadas segundo a rigidez, estas podem ser definidas como articuladas ou ligações rígidas e semirrígidas.

Rígida: Considera-se uma ligação rígida quando é garantida a continuidade da estrutura e as rotações relativas entre as partes ligadas são restringidas ao máximo, logo, pode-se admitir que o ângulo entre os membros ligados permanece constante durante o carregamento.

[pic 5]

Articulada: em uma ligação articulada, as rotações relativas entre os membros ligados não são restringidas, portanto, a ligação só vai estar sujeita a esforços de cisalhamento. No caso de uma ligação rígida os esforços no pilar são maiores que no caso de uma ligação articulada, onde os esforços são mais distribuídos entre os dois membros ligados, ou seja, estão mais distribuídos entre a viga e o pilar.

[pic 6]

Semirrígidas: quando a rotação entre os membros é restringida entre 20% a 90% quando comparada à rotação que ocorreria no caso de uma ligação perfeitamente rígida. Portanto o momento fletor será transmitido pela ligação vai ser maior que no caso de uma ligação articulada, mas será menor que no caso de uma ligação rígida. As ligações semirrígidas causam implicações diretas no desempenho estrutural das edificações, como, na redistribuição dos esforços nos elementos e na estabilidade global, de maneira compatível àquela que ocorrerá na prática.