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PEF 2303ESTRUTURAS DE CONCRETO I
INTRODUO
SEGUR N D S ESTRUTUR S
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Introduo Segurana das Estruturas
Introduo Segurana das Estruturas
Conceito de Segurana
Mtodos de Verificao da SeguranaMtodo das Tenses Admissveis
Mtodos ProbabilsticosMtodo Semi-Probabilstico
Mtodo dos Estados LimitesEstado Limite ltimo
Estado Limite de Servio
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Introduo Segurana das Estruturas
Conceito de Segurana
Segurana de uma estrutura a capacidade que ela apresenta de
suportar,sem atingir um estado limite,as aes mais desfavorveis ao longoda vida til da obra em condiesadequadas de funcionalidade.
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Introduo Segurana das Estruturas
Conceito de Segurana
qualitativo e de difcil quantificao !
insegurana x desperdcio.
fatores que influenciam a segurana:variabilidade das aes e resistncias,importncia da estruturacusto dos danos,
imprecises geomtricas,imprecises de projeto relativas sresistncias e solicitaes, ...
Segurana o afastamento que uma estruturaapresenta entre as situaes previstas para seuuso e a situao de runa.
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Introduo Segurana das Estruturas
Conceito de Segurana
O engenheiro justamente aquele profissionalque adquire a habilidade de conduzir o carro numa
estrada relativamente estreita, entre dois precipcios:o da insegurana e o do desperdcio.
Lauro Modesto dos Santos
Clculo de Concreto Armado
vol.1
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Introduo Segurana das Estruturas
Conceito de Segurana
Segurana obtida atravs de concepes baseadasna intuio dos projetistas e construtores.
Mtodo Intuitivo
Intuio: pode ser pura, ou, mais comumente,condicionada por sucessos e insucessos deconstrues similares anteriormente feitas,
inclusive de modelos.
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Introduo Segurana das Estruturas
Conceito de Segurana
Segurana obtida atravs de concepes baseadasna intuio dos projetistas e construtores.
Mtodo Intuitivo
anti-econmicas;
grau de insucesso elevado;
obrigatoriedade, face ao desconhecimento das
teorias quantitativas do comportamento estrutural.
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Introduo Segurana das Estruturas
Conceito de Segurana
Teorias quantitativasmecnica das estruturas
comportamentos estruturaiscomportamento reolgicodeterminao dos esforos internos, deformaese deslocamentos produzidos por aescritrios de resistncia dos materiais
mtodos experimentais
Hiptese fundamental:comportamento estrutural determinstico
Como
Quantificar ?
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Introduo Segurana das Estruturas
aplicao de um coeficiente de segurana interno:
condio de segurana:
Mtodos de Verificao da Segurana
Mtodo das Tenses Admissveis
i
rup
1i
rup
..... tenses admissveis
..... tenses atuantes
..... tenses de ruptura
o coeficiente ique avalia a segurana, variaconforme o material, para garantir a mesma segurana.
54
7,1
amadeira
ao
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Introduo Segurana das Estruturas
igrande no significa necessariamente grande segurana,
portanto ino quantifica segurana.
item mais significado como coeficiente de ignorncia em relao aocomportamento do material.
no levam em considerao a combinao prevista de aes.
em problemas no-lineares, iconduz a uma idia falsa,levando muitas vezes a solues anti-econmicas.
no quantifica a segurana, encontra-se definitivamente superado.
Mtodo das Tenses Admissveis
principais crticas:
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Introduo Segurana das Estruturas
PROBABILIDADE DE RUNA
Mtodos de Verificao da Segurana
Mtodos Probabilsticos
coeficientes de segurana: ie e probabilidade de runa
RUNA
R (resistncia) alcanada por S (solicitao)
SRpp
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Introduo Segurana das Estruturas
Mtodos Probabilsticos
no h segurana absoluta (p=0) !
o risco sempre existe, ainda que com projeto, execuoe controle dentro dos mais rigorosos padres.
faz-se a distino entre o insucesso aleatrio, sem culpados,e os desastres por impercia ou irresponsabilidade.
o risco inerente vidano se adota um coeficiente de
segurana, tambm nas estruturas assume-se um risco.
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Introduo Segurana das Estruturas
Mtodos Probabilsticos
uma probabilidade p pode ser concebida de duas maneiras:
limite para o qual tende a frequncia relativa da ocorrncia doevento, para um nmero ngrande de repeties;
medida subjetiva do grau de confiana na ocorrncia do evento.
quantificar a segurana quantificarp.
(1-p) mede a confiana no sucesso da estrutura.
ndice de segurana: colog p.
quantificarp tarefa extremamente complexa, que envolve
problemas tcnicos, ticos, polticos e econmicos.
muito difcil estabelecer nmeros quando h vidas em jogo.
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Introduo Segurana das Estruturas
Mtodos Probabilsticos
a escolha dep ditada fundamentalmente por razes econmicas.
menor aprobabilidade
de runa p
maior onvel de
segurana
mais caraa estrutura
teoricamente, deve-se utilizar o valor depque compatibilize custo
com segurana adequada da obra.por exemplo: p=0,001=1/1000, o custo total destas obras dado por:
DCC 1tot 1000
DpCDCC 111000
1
p
p
p.DC1
C1+ p.D
custo
unitrio
determinao da probabilidade de runapmais indicadamenor custo unitrio
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Introduo Segurana das Estruturas
Mtodos Probabilsticos
Mtodo probabilstico condicionado
quase tudo ALEATRIO:aes, solicitaes, resistncias, geometria da estrutura.
teoria que fornece a configurao de runa:
continua DETERMINSTICA.
Mtodo probabilstico puro
a considerao de todas as configuraes de runapossveis pela aleatoriedade das propriedades mecnicas
e dos parmetros geomtricos constitui a essncia domtodo probabilstico puro.
muito complexoconstitui sonho dos pesquisadores.
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Introduo Segurana das Estruturas
Mtodo Semi-Probabilstico
a verificao da seguranaconsiste,basicamente, no seguinte procedimento:
aes e resistncias caractersticasvariveis aleatrias - 5% de probabilidade de seremultrapassados para o lado mais desfavorvel
aes e resistncias de clculomajoram-se as aes e solicitaes (f) e reduzem-se asresistncias (m, s para o ao e cpara o concreto)
segurana: situao de runadeterminstica, valores de clculo. dd RS
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Introduo Segurana das Estruturas
Mtodo Semi-Probabilstico
constitui um progresso em relao aos anteriores, pois:
introduz dados estatsticos e conceitos probabilsticos demaneira racional e sistemtica (c> s, variabilidade maior no concreto);
aborda estruturas de comportamento no-linear sem se deixar falsear;
a crtica mais sria que, em se tratando de mtodo hbrido, no possvel determinar-se um coeficiente global de segurana e nemconhecer a probabilidade de runa;
a nica perda havida realmente foi a perda da iluso de
que a segurana estrutural era conhecida e medidaDcio Leal de Zagottis
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Introduo Segurana das Estruturas
Mtodos dos Estados Limites(semi-probabilstico)
ESTADOS LIMITES:
quando umaestrutura deixa de preencher uma
qualquer das finalidades de sua construo, diz-se que ela atingiu um estado limite
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Introduo Segurana das Estruturas
Mtodos dos Estados Limites(semi-probabilstico)
ESTADO LIMITE LTIMOELUesgotamento da capacidade portante,associados ao colapso provocando a paralizao do uso:
ruptura de sees crticas da estrutura,
colapso da estrutura,
perda da estabilidade do equilbrio,
deteriorao por fadiga;
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Introduo Segurana das Estruturas
Mtodos dos Estados Limites(semi-probabilstico)
ESTADO LIMITE DE SERVIOELSassociados durabilidade, aparncia, conforto dousurio e bom desempenho funcional
deformaes excessivas para utilizao normal da estrutura,
fissurao prematura ou excessiva,
danos indesejveis (corroso),
deslocamentos excessivos sem perda da estabilidade,vibraes excessivas.
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Introduo Segurana das Estruturas
Aes
caractersticas Fk,sup= Fk
valor caracterstico superior, 5% deprobabilidade de ser ultrapassado.
valor da carga (F)
Fk,sup
densidade de
probabilidade
distribuio
normal
5%clculo Fd= f. Fkreduzindo a probabilidade de ser ultrapassado.
Mtodo Semi-Probabilstico
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Introduo Segurana das Estruturas
Combinaes Usuais das Aes
Em edifcios:
para verificaes de estados limites ltimos
(fg= fq= 1,4); (e= 1,2)
Fd= 1,4 Fgk+ 1,4 Fqk+ 1,2 Fek (desfavorvel)
Fd= 0,9 Fgk+ 1,4 Fqk+ 1,2 Fek (favorvel)
para verificaes de estados limites de utilizao
(fg= 1 e fq= 0,7); (e= 1)
Fd= Fgk+ 0,7 Fqk+ Fek
Mtodo Semi-Probabilstico
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Introduo Segurana das Estruturas
Simultaneidade das Aes
Cargas variveis: naturezas distintas e probabilidades de ocorrncias simultneas
Quando existirem aes variveis de naturezas diferentes com pouca
probabilidade de ocorrncia simultnea, com Fqk1Fqk2Fqk3... , adotam-se asseguintes aes de clculo (combinao de aes):
para verificaes de estados limites ltimos
Fd= 1,4 Fgk+ 1,4 [Fqk1 + 0,8 (Fqk2+ Fqk3+ ...)] + 1,2 Fek
para verificaes de estados limites de servio em edifcios
Fd= Fgk+ 0,7 [Fqk1+ 0,8 (Fqk2+ Fqk3+ ...)] + Fek
Mtodo Semi-Probabilstico
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Introduo Segurana das Estruturas
Resistncias
caractersticas fk,inf = fk
valor caracterstico inferior, 5% deprobabilidade de ser ultrapassado
clculo fd= fk/ mreduzindo a probabilidade de ser inferior
fk,inf
densidade de
probabilidade
distribuio
normal
5%
Mtodo Semi-Probabilstico
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Introduo Segurana das Estruturas
Coeficientes de Ponderao das Resistncias
m= m1x m2x m3
m1 : considera a variabilidade da resistncia dos materiais envolvidos
m2 : considera a diferena entre a resistncia do material no corpo deprova e na estrutura
m3 : considera os desvios gerados na construo e as aproximaesfeitas em projeto do ponto de vista das resistncias
Mtodo Semi-Probabilstico
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Introduo Segurana das Estruturas
Coeficientes de Ponderao das Resistncias
Combinaes Concreto (c) Ao (s)
Normais 1,4 1,15
Especiais oude construo 1,2 1,15
Excepcionais 1,2 1,0
ELSELU
m= 1,0
Mtodo Semi-Probabilstico
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Introduo Segurana das Estruturas
Coeficientes de Ponderao
Mtodo Semi-Probabilstico
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Introduo Segurana das Estruturas
estados limites ltimos (ELU)Concreto: c= 1,4 fcd= fck/ 1,4
Ao: s= 1,15 fyd= fyk/ 1,15
estados limites de servio (ELS)
Concreto: c= 1
Ao: s= 1
Coeficientes de Ponderao das ResistnciasUsuais em Edifcios:
Mtodo Semi-Probabilstico
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Introduo Segurana das Estruturas
o concreto quando bem executado, um material estvel;
e quando exposto as intempries, sua resistncia mecnicacresce lentamente com o tempo;
o ao um material sujeito corroso eletroqumica, essa
corroso ouferrugem
reduz a seo resistente do ao, limitandoa sua durabilidade;
as barras de ao (armadura) so protegidas contra a corrosopelo fato de o concreto ser um meio alcalino, e essa proteo mantida mesmo com o concreto fissurado moderadamente;
por isso, as estruturas de concreto armado tm uma grande
durabilidadequando expostas ao meio ambiente
Durabilidade do Concreto Estrutural
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Introduo Segurana das Estruturas
Exigncias de Durabilidade
As estruturas de concreto devem ser projetadas econstrudas de modo que sob as condies
ambientais previstas na poca do projeto e quandoutilizadas conforme preconizado em projetoconservem suas segurana, estabilidade e aptidoem servio durante um perodo mnimo de 50 anos,sem exigir medidas extras de manuteno e reparo.
Durabilidade do Concreto Estrutural(Diretrizes do Projeto de Reviso da NBR6118/2000)
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Introduo Segurana das Estruturas
Vida til (50 anos) por vida til de projeto, entende-se o perodo de
tempo durante o qual se mantm as caractersticasdas estruturas de concreto sem exigir medidas extrasde manuteno e reparo, isto , aps esse perodoque comea a efetiva deteriorao da estrutura, como aparecimento de sinais visveis como: produtos decorroso da armadura, desagregao do concreto,fissuras, etc.
o conceito de vida til aplica-se estrutura como umtodo ou s suas partes.
Durabilidade do Concreto Estrutural(Diretrizes do Projeto de Reviso da NBR6118/2000)
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Introduo Segurana das Estruturas
Mecanismos de Envelhecimento e Deteriorao
Mecanismos preponderantes de deteriorao relativos ao concreto;
lixiviao, expanses, reaes deletrias superficiais de agregados Mecanismos preponderantes de deteriorao relativos armadura;
despassivao por carbonatao e por elevado teor de cloretos
Mecanismos de deteriorao da estrutura propriamente dita
So todos aqueles relacionados s aes mecnicas, movimentaes de
origem trmica, impactos, aes cclicas, deformao lenta (fluncia),relaxao, etc.
Durabilidade do Concreto Estrutural(Diretrizes do Projeto de Reviso da NBR6118/2000)
D bilid d d C t E t t l
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Introduo Segurana das Estruturas
Durabilidade do Concreto Estrutural(Diretrizes do Projeto de Reviso da NBR6118/2000)
Classe deagressividade Agressividade
Risco de deterioraoda estrutura
I fraca insignificante
II mdia pequeno
III forte grande
IV muito forte elevado
Agressividade do Ambiente(aes fsicas e qumicas que atuam sobre as estruturas)
Durabilidade do Concreto Estrutural
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Introduo Segurana das Estruturas
Para evitar envelhecimento prematuro e satisfazer as exigncias dedurabilidade devem ser observados os seguintes critrios do conjunto deprojetos relativos obra:
prever drenagem eficiente;
evitar formas arquitetnicas e estruturais inadequadas;
garantir concreto de qualidade apropriada, particularmente nas regies
superficiais dos elementos estruturais; garantir cobrimentos de concreto apropriados para proteo s
armaduras;
detalhar adequadamente as armaduras;
controlar a fissurao das peas;
prever espessuras de sacrifcio ou revestimento protetores em regies sob
condies de exposio ambiental muito agressivas; definir um plano de inspeo e manuteno preventiva.
Durabilidade do Concreto Estrutural(Critrios de Projeto)