UNIDADE CURRICULAR PROJECTO DE ESTRUTURAS
PARTE – ESTRUTURAS METÁLICAS
6º SEMESTRE
ENUNCIADOS DE PROBLEMAS
AVALIAÇÃO A REALIZAR EM GRUPO
SEMESTRE – INVERNO 2014/2015
Problema 1
A estrutura de pavimento de uma garagem pública para automóveis ligeiros é constituída por
um conjunto de vigas metálicas treliçadas afastadas de 4.5 m, que suportam uma laje de betão
armado cujos materiais são o betão da Classe C35/45 e o aço A500 NR com 0.16 m de
espessura. O peso do revestimento da estrutura metálica corresponde a 1.6 KN/m2 da área do
piso.
Considere que a sobrecarga actua uniformemente em todo o pavimento, e que a laje
descarrega simplesmente nos nós superiores da treliça, não existindo interacção aço-betão,
mas que os nós superiores da treliça estão todos contaventados pelo pavimento.
a - Defina o modelo de cálculo para a treliça, indicando os valores das cargas verticais nos nós
superiores, e calcule:
a.1 - Pelos métodos de Ritter e do equilíbrio dos nós os esforços normais de dimensionamento
em todas as barras da treliça (codão superior, inferior e diagonais).
a.2 - Com recurso a um programa de cálculo automático (("Sap" ou "Robot") verifique os
resultados obtidos na alínea anterior.
b - Admita que as cordas superiores e inferiores são constituídas pelo mesmo tipo de perfil
HEA em aço S355 JR(EN 100025-2).
b.1 - Dimensione os perfis HEA a adoptar nas cordas superiores e inferiores.
c - As diagonais são constituídas por 2 perfis UNP soldados às chapas de ligação conforme
pormenor tipo indicado. Dimensione os cordões de soldadura no nó superior da diagonal
mais solicitadas apresentando o esquema da ligação projectada.
d - Desenhe à Esc. 1/5 o pormenor da alínea anterior.
Desenhos
Figuras
Problema 2
Representa-se na figura, um pórtico tipo em estrutura metálica (S275JR), de um pavilhão de
uma unidade industrial. As cordas e montantes das asnas representada são perfis laminados
tipo HEA, sendo as diagonais tubos RHS.
Considere ainda que as rótulas C e F são cilíndricas e que a carga aplicada de Cálculo Rsd é de
120 KN.
a - Calcule os esforços axiais em todas as barras da estrutura (cordão superior, inferior e
diagonais):
a.1 - Pelos métodos de Ritter e do equilíbrio dos nós
a.2 - Com recurso a um programa de cálculo automático ("Sap" ou "Robot") e verifique os
resultados obtidos na alínea anterior
b - Considerando que os pontos de aplicação das cargas estão contaventados, verifique de
acordo com o EC3 a segurança aos estados limites últimos da corda superior da asna.
c - Verifique de acordo com o EC3 a segurança do elemento AC. Considere que o elemento em
análise tem torção restringida
d - Verifique de acordo com o EC3 a segurança aos estados limites últimos da corda superior
da asna considere.
d - Desenhe à Esc. 1/5 um pormenor tipo da ligação de uma diagonal as barras dos cordões
superiores e inferiores recorrendo a uma solução soldada.
Figura
Problema 3
Na figura representa-se uma estrutura articulada em aço S355JR.
Admita que todos os nós estão contraventados na direcção normal ao plano da estrutura.
a - Determine os esforços axiais em todas as barras da estrutura:
a.2 - Com recurso a um programa de cálculo automático (("Sap" ou "Robot") verifique os
resultados obtidos na alínea anterior.
b - Dimensione a corda superior da estrutura (perfil HEB), considerando apenas o conjunto das
cargas móveis indicado na figura.
c - Considere agora que ambos os apoios são fixos
c.1 - Estime o valor do esforço normal instalado nas cordas superiores e inferiores devidos a
uma variação uniforme de temperatura igual a +35ºC (considere que o perfil da corda
inferior é igual ao dimensionado na alínea anterior).
c.2 - Determine os deslocamentos máximos verticais e horizontais na estrutura.
d - No dimensionamento efectuado em b) não teve em conta os efeitos dos momentos
secundários das barras. Neste contexto, diga o que entende por momentos secundários e
refira meios de minimizar os valores destes momentos, de modo a que seja legitimo
desprezá-los para efeitos de cálculo.
Figura
Problema 4
A figura representa uma asna tipo duma cobertura metálica (Aço S235JR) dum pavilhão
localizado no litoral da periferia de Aveiro.
O pavilhão em causa representa uma área em planta de 18m x 54m.
As asnas estão afastadas entre si 6m e as madres são perfis UNP, dispostos conforme se indica
na figura. Admita que a chapa de cobertura e madres são equivalentes a uma carga uniforme
de 0.2 kN/m2.
Não considere o peso próprio da asna, e admita que os nós da corda inferior estão
contraventados de 6 em 6m, na direcção normal ao plano da estrutura.
a - Quantifique a acção do vento a considerar no dimensionamento das asnas, actante na
direcção e sentido indicado na figura. (Nota: a altura das fachadas é de 7.0 m).
b - Determine os esforços axiais em todas as barras da estrutura com base na combinação em
que a acção variável é o vento:
pelos métodos de Ritter e do equilíbrio dos nós.
c - Com recurso a um programa de cálculo automático (("Sap" ou "Robot") verifique os
resultados obtidos na alínea anterior.
d - Dimensione um perfil tubular RHS (quadrado) a adoptar na corda inferior da asna, para o
esforço axial determinado na alínea anterior com base na combinação de acções mais
desfavorável correspondente ao E.L.Último.
e - Dimensione a diagonal AB mais próxima do apoio fixo, considerando-a constituída por
perfis RHS com base na combinação da alínea anterior.
f - Numa combinação de acções predominantemente gravíticas, a barra BC deve ser
dimensionada como coluna ou coluna-viga?
Justifique, referindo-se à influência dos momentos primários no comportamento da peça,
traduzido pelo diagrama carga axial-deslocamento transversal.
Figura
Problema 5
A estrutura metálica em aço S235JR, esquematicamente representada na figura destina-se a
suspender provisoriamente um colector em betão armado cheio de água apoiado em travessas
em perfis IPE e ligada a duas asnas trianguladas simplesmente apoiadas nas extremidades.
a - Admitindo que todos os nós da estrutura estão contaventados na direcção perpendicular ao
plano da figura determine os esforços axiais em todas as barras da treliça (codão superior,
inferior e diagonais):
a.1 - Pelos métodos de Ritter e do equilíbrio dos nós.
a.2 - Com recurso a um programa de cálculo automático (("Sap" ou "Robot") verifique os
resultados obtidos na aliínea anterior.
b - Dimensione os perfis IPE a adoptar nas cordas, diagonais e montantes e nas travessas de
apoio do colector.
Considere apenas a verificação da segurança aos estados limites últimos, e despreze por
simplificação o peso próprio dos perfis e a acção do vento sobre os mesmos.
c - Determine a flecha máxima vertical com base nas acções consideradas na alínea a.
d - Desenhe à Esc. 1/5 um pormenor tipo da ligação de uma diagonal com as barras dos
cordões superiores e inferiores recorrendo a uma solução soldada.
Figuras