O Dimensionamento de Estruturas
Por: Lucas Ribeiro • 14/8/2018 • Trabalho acadêmico • 2.347 Palavras (10 Páginas) • 726 Visualizações
INTRODUÇÃO
Quando se realiza o dimensionamento de estruturas, deve-se considerar uma geometria adequada a fim de resistir os esforços solicitantes previstos. Caso o material não resista ele atingirá um estado limite último, perdendo sua função estrutural. Em colunas, pode-se ocorrer que o dimensionamento de uma peça gere uma estrutura tão delgada que quando submetida a um esforço de compressão, a mesma atingirá seu colapso por perca de estabilidade, ocorrendo a flambagem.
A flambagem é considerada uma instabilidade elástica, no qual a estrutura perde sua estabilidade sem que o material tenha atingido sua tensão máxima de escoamento. Para evitar isso, são calculadas a tensão crítica e a carga crítica que uma estrutura pode suportar antes da ocorrência desse fenômeno.
O presente trabalho tem por finalidade analisar o comportamento de uma peça em madeira e em formato de “L”, sem emendas, quando a mesma sofre flambagem, devido a aplicação de um esforço de compressão axial, até a sua ruptura. Para que tal analise seja feita de maneira correta e que tenhamos resultados satisfatórios, se fez necessário a realização de um estudo sobre flambagem, tendo como base as seguintes NBRs: 7190/2011 – Projeto de Estrutura de Madeira; 6118/2014 – Projeto de Estrutura de Concreto (Procedimento); 8800/2008 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios; 14762/2011 - Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio (Procedimento).
Portanto as estruturas acabam sendo projetadas em função de suas características físicas, mecânicas e geométricas, afim de garantir uma eficiência e capacidade resistiva maior aos esforços solicitantes.
DEFINIÇÃO
Quando uma peça esbelta é submetida a um esforço de compressão axial, existe a possibilidade de a mesma sofrer uma encurvadura no eixo de menor momento de inércia. Essa encurvadura se dá pela existência de uma flexão transversal oriunda da compressão, no qual gera uma instabilidade na estrutura antes que a mesma atinja sua capacidade máxima de suportar os esforços. A ocorrência da flambagem se dá em função do índice de esbeltes da peça no qual é determinado pelas normas que regem o material que compõe a estrutura.
A flambagem é uma deformação plástica que ocorre em elementos esbeltos (colunas) quando submetidos a uma força axial de compressão onde sofrem deflexão lateral. A coluna sofrerá flambagem em torno do eixo principal da seção transversal de menor momento de inércia (o eixo mais fraco), sendo considerada como uma instabilidade elástica, responsável por causar um encurvamento na direção do eixo longitudinal da peça. A flambagem só ocorre quando uma peça é submetida a uma carga crítica fazendo com que a peça perca a sua estabilidade causando a sua encurvadura.
AS NORMAS BRASILEIRAS PARA ESTRUTURAS DE MADEIRA, AÇO E CONCRETO.
Flambagem em estruturas de madeira
Ao sofrer compressão axial, uma peça esbelta de madeira apresenta uma tendência a um determinado deslocamento lateral por conta da ação de um momento fletor que pode ser amplificado em função do carregamento. Essa interação entre o esforço axial e a deformação lateral pode ser definido como flambagem por flexão, no qual a estabilidade da estrutura não depende mais apenas de sua resistência, mas também de sua rigidez a flexão.
De acordo com a ABNT NBR 7190/2012, as peças que admitem em situação de projeto apenas a compressão simples devem ser dimensionadas admitindo-se uma excentricidade acidental em virtude das imperfeições geométricas oriundas de falhas durante o processo construtivo das peças, levando em conta a existência de efeitos adicionais em função do acréscimo dessa excentricidade. Tais exigências no dimensionamento dependem do índice de esbeltes (λ).
O valor do índice de esbeltes define a peça em uma de 3 categorias, onde o comportamento dessa estrutura apresenta uma variação em função dessa categoria.
Para peças curtas (λ≤40) a forma de ruptura se caracteriza pelo esmagamento das fibras. Em peças semi-esbeltas (40< λ ≤ 80) a ruptura pode ocorrer ou por esmagamento ou por flexão decorrente da perda de estabilidade. Em peças esbeltas (80<λ ≤140) a forma de ruptura se caracteriza pela perda de estabilidade lateral. A norma em questão não permite o dimensionamento de peças com o índice de esbeltes superior a 140.
Coeficiente de modificação
O coeficiente de modificação é uma variável de grande importância no dimensionamento de estruturas de madeira, pois o mesmo impõe efeito nos valores de cálculo em função das propriedades da madeira em estudo. O coeficiente de modificação é formado pelo produto:[pic 1]
[pic 2]
O coeficiente parcial de modificação considera a classe do carregamento que a estrutura irá suportar e o tipo do material empregado. Seu valor é definido na tabela abaixo no qual deverá ser escolhido conforme a situação de projeto que satisfaz as comprovações de segurança.[pic 3]
[pic 4]
[pic 5]
O coeficiente parcial de modificação leva em consideração a classe de umidade e o tipo de material empregado. Seu valor é definido na tabela abaixo:[pic 6]
Tabela 2. Valores de kmod2. Fonte:
[pic 7]
O coeficiente parcial de modificação leva em conta a qualidade da madeira em relação a presença de defeitos. Seu valor é definido abaixo:[pic 8]
[pic 9]
[pic 10]
É importante ressaltar que no caso de uma peça é considerada de primeira ou segunda categoria com base na realização de processos de classificação visual e mecânica afim de encontrar falhas que afetem a homogeneidade da rigidez. Peças de primeira categoria recebem ambas as classificações, enquanto peças de segunda categoria recebem apenas classificação visual. Para madeiras coníferas deve-se adotar por conta da presença de nós não detectáveis durante a inspeção visual.[pic 11][pic 12]
Índice de esbeltes
O índice de esbeltes é um valor no qual avalia o quão a barra esta suscetível ao efeito da flambagem. Sua formula sofre alterações estabelecidas pelas normas que regem o material em análise assim como os diferentes tipos de flambagem em análise, porém sua forma primordial se dá pela seguinte relação:
λ = [pic 13]
onde:
é o comprimento de flambagem;[pic 14]
é o raio de giração mínimo.[pic 15]
É necessário realizar a análise da esbeltes da peça em relação a ambos os eixos do perfil, afim de se encontrar qual direção está mais vulnerável aos esforços solicitantes.
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