Exemplos de Acordo com o Eurocódigo 4
A interacção entre o aço estrutural e o betão, através da conexão de corte, permite obter elementos estruturais com comportamento diferente do dos materiais individuais. Este facto possibilita uma variedade de soluções estruturais e métodos construtivos, e está na base das modernas estruturas mistas de aço e betão. O perfeito conhecimento do comportamento das estruturas e dos elementos estruturais mistos é fundamental para a sua análise e dimensionamento, já que os conceitos que lhes estão subjacentes não são, de um modo geral, referidos na regulamentação directamente aplicável.
Este livro apresenta os conceitos fundamentais para a análise e dimensionamento de vigas, lajes e colunas mistas, bem como da conexão de corte. São explicadas as principais expressões e disposições normativas europeias aplicáveis à verificação da segurança e da pormenorização deste tipo de estruturas. Apesar de o livro estar dirigido essencialmente ao estudo de edifícios, muitos dos conceitos e verificações apresentadas podem também ser aplicados a outros tipos de estruturas mistas, tais como viadutos e pontes. Pretende também proporcionar uma correcta aplicação da EN 1994-1-1, bem como dos outros Eurocódigos directamente relacionados e recentemente publicados pelo Comité Europeu de Normalização. Apresenta igualmente informação complementar à EN 1994-1-1, para auxílio do utilizador na aplicação do Eurocódigo. O texto é complementado com a apresentação de diversos exemplos ilustrativos. De modo a facilitar a aplicação dos vários Eurocódigos, são referidos no texto e nos exemplos os artigos e as expressões relacionadas.
Destinado a alunos de engenharia civil e a projectistas de estruturas, o livro pretende preencher uma lacuna existente na comunidade técnica de uma publicação em língua portuguesa sobre estruturas mistas e que, simultaneamente, auxilie na aplicação dos Eurocódigos Estruturais, objectivo que é tanto mais importante quanto é a crescente apetência de engenheiros, arquitectos e donos de obra por este tipo de estruturas.
1 INTRODUÇÃO
1.1 Considerações gerais
1.2 Conceito de estrutura mista
1.3 Principais características
1.4 Evolução histórica
1.5 Conexão de corte
1.6 Distinção entre conexão e interacção
1.7 Comparação com outras soluções estruturais
1.8 Exemplos de estruturas mistas em Portugal
1.9 Campo de aplicação e organização da EN 1994-1-1
1.10 Definições e terminologias
1.11 Principais notações e símbolos
1.12 Referências
2 BASES PARA O PROJECTO
2.1 Considerações gerais
2.2 Estados limites
2.3 Verificação da segurança
2.4 Combinação de acções
2.5 Coeficientes parciais ? para edifícios
2.6 Coeficientes ? para edifícios
2.7 Coeficientes parciais ? para materiais
2.8 Referências
3 PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
3.1 Betão
3.2 Armaduras para betão armado
3.3 Aço estrutural
3.4 Elementos de ligação
3.5 Chapas perfiladas de aço para lajes mistas
3.6 Referências
4 CONEXÃO DE CORTE
4.1 Forças na interface aço–betão
4.2 Formas de conexão de corte
4.3 Classificação dos conectores
4.4 Pernos de cabeça
Exemplo 4.1
Exemplo 4.2
4.5 Outros tipos de conectores
4.6 Conexão em chapas perfiladas
4.7 Referências
5 ANÁLISE DE SECÇÕES TRANSVERSAIS DE VIGAS MISTAS
5.1 Considerações gerais
5.2 Largura efectiva do banzo de betão
Exemplo 5.1
5.3 Classificação da secção transversal
Exemplo 5.2
Exemplo 5.3
5.4 Métodos de análise da secção transversal
5.5 Análise plástica — secções das Classes 1 e 2
5.5.1 Perfil de aço não betonado
Momento flector
Exemplo 5.4
Exemplo 5.5
Exemplo 5.6
Exemplo 5.7
Esforço transverso
Exemplo 5.8
Flexão com esforço transverso
Exemplo 5.9
Conexão parcial
Exemplo 5.10
5.5.2 Perfil de aço parcialmente betonado
Momento flector
Exemplo 5.11
Esforço transverso
Flexão com esforço transverso
5.6 Análise elástica linear
5.6.1 Momento flector
Exemplo 5.12
5.6.2 Esforço transverso
5.6.3 Flexão com esforço transverso
5.7 Referências
6 ANÁLISE GLOBAL DE VIGAS MISTAS
6.1 Considerações gerais
6.2 Processo construtivo
6.3 Métodos de análise global
6.4 Análise global para os estados limites últimos
6.4.1 Análise elástica linear
Análise não fendilhada
Análise fendilhada
Redistribuição de momentos
Exemplo 6.1 222
6.4.2 Análise rígido-plástica
Exemplo 6.2
6.4.3 Análise não linear
6.5 Análise global para os estados limites de utilização
6.5.1 Efeito do shear lag
6.5.2 Efeito da fluência e da retracção
6.5.3 Efeito da fendilhação do betão
6.5.4 Efeito do processo construtivo
Exemplo 6.3
6.5.5 Efeito da interacção parcial
Exemplo 6.4
6.5.6 Vibração
6.6 Referências
7 VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA DE VIGAS MISTAS
7.1 Considerações gerais
7.2 Verificação da segurança em relação aos estados limites últimos
7.2.1 Resistência da secção transversal
7.2.2 Resistência ao corte longitudinal
Valor mínimo do grau de conexão
Distribuição dos conectores
Força de corte longitudinal
Armadura transversal para o corte longitudinal
Exemplo 7.1
7.2.3 Resistência às forças transversais nas almas
7.2.4 Resistência à encurvadura lateral
Momento crítico elástico de encurvadura lateral, Mcr
Espaçamento máximo dos conectores na «estrutura em U invertido»
Exemplo 7.2
Momento resistente à encurvadura lateral, Mb,Rd
Expressão simplificada para calcular a esbelteza normalizada, ?LT
Exemplo 7.3
Verificação simplificada para edifícios, sem cálculo directo
Utilização de travamentos laterais intermédios
Exemplo 7.4
7.3 Verificação da segurança em relação aos estados limites de utilização
7.3.1 Deformação
7.3.2 Fendilhação do betão
Valor limite de largura de fendas, wmax
Isenção do controlo da fendilhação
Armadura mínima
Controlo da fendilhação devida a acções directas
Exemplo 7.5
7.4 Disposições de projecto e construtivas
7.5 Referências
8 LAJES MISTAS COM CHAPAS PERFILADAS
8.1 Considerações gerais
8.2 Situações de projecto
8.3 Acções
8.3.1 Acções para chapas perfiladas utilizadas como cofragem
8.3.2 Acções para lajes mistas
8.4 Análise e verificação da segurança das chapas perfiladas utilizadas como cofragem
8.4.1 Análise da secção transversal das chapas perfiladas
Exemplo 8.1
8.4.2 Análise global das chapas perfiladas
8.4.3 Verificação da segurança em relação aos estados limites últimos das chapas perfiladas
Exemplo 8.2
8.4.4 Verificação da segurança em relação aos estados limites de utilização das chapas
perfiladas
8.5 Análise das lajes mistas
8.5.1 Largura efectiva da laje para cargas concentradas
8.5.2 Métodos de análise global
Estados limites últimos
Estados limites de utilização
8.6 Verificação da segurança das lajes mistas em relação aos estados limites últimos
8.6.1 Momento flector
Momento flector positivo
Momento flector negativo
Exemplo 8.3
Conexão parcial
Exemplo 8.4
8.6.2 Corte longitudinal
Corte longitudinal sem amarração de extremidade
Corte longitudinal com amarração de extremidade
Exemplo 8.5
8.6.3 Esforço transverso
Exemplo 8.6
8.6.4 Punçoamento
Aberturas em lajes mistas
Exemplo 8.7
8.7 Verificação da segurança das lajes mistas em relação aos estados limites de utilização
8.7.1 Fendilhação do betão
8.7.2 Deformação
Exemplo 8.8
8.8 Disposições de projecto e construtivas
8.9 Referências
9 COLUNAS MISTAS
9.1 Considerações gerais
9.2 Métodos de cálculo
9.3 Método geral de cálculo
9.4 Método simplificado de cálculo
9.4.1 Campo de aplicação
9.4.2 Resistência da secção transversal
Esforço normal
Flexão composta com compressão
Flexão desviada composta com compressão
Exemplo 9.1
Exemplo 9.2
Influência do esforço transverso
9.4.3 Propriedades da coluna mista
9.4.4 Imperfeições locais
9.4.5 Métodos de análise
9.4.6 Verificação da segurança em relação aos estados limites últimos
Coluna mista à compressão
Exemplo 9.3
Coluna mista à flexão composta com compressão
Exemplo 9.4
Coluna mista à flexão desviada composta com compressão
Exemplo 9.5
9.5 Cargas localizadas
Exemplo 9.6
Exemplo 9.7
9.6 Disposições de projecto e construtivas
9.7 Referências
A CARACTERÍSTICAS DE ELEMENTOS DE CONSTRUÇÃO MISTA
LUIS CALADO é Professor Catedrático no Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura do Instituto Superior Técnico, onde desenvolve actividades de ensino, investigação e consultoria nas áreas da Mecânica Estrutural e Estruturas Metálicas e Mistas. Até ao ano de 2000 desenvolveu também actividade no domínio do projecto de estruturas. É o representante nacional na Comissão Técnica CEN/TC250/SC4 do Eurocódigo 4 no Comité Europeu de Normalização, tendo participado na elaboração da EN 1994-1-1. É também vogal da Comissão Técnica Portuguesa de Normalização para os Eurocódigos Estruturais (IPQ/CT115), onde coordena o grupo de trabalho responsável pela preparação dos Anexos Nacionais e pela tradução do Eurocódigo 4.
JOÃO SANTOS é licenciado em Engenharia Civil e Mestre em Engenharia de Estruturas pelo Instituto Superior Técnico. É aluno do Programa Doutoral em Engenharia Civil no Instituto Superior Técnico e Bolseiro de Doutoramento no Laboratório Nacional de Engenharia Civil, onde desenvolve actividade de investigação na área da Monitorização do Comportamento Estrutural. Pertence ao grupo de trabalho responsável pela preparação dos Anexos Nacionais e pela tradução do Eurocódigo 4, no âmbito da Comissão Técnica Portuguesa de Normalização para os Eurocódigos Estruturais.