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A qualidade do projeto de estruturas de aço e estruturas mistas de aço e concreto de edifícios

Quais as especificações para os eletrodos, arames e fluxos para soldagem? Quais são os coeficientes de ponderação das ações no estado-limite último (ELU)? Quais são as exigências de projeto para a estabilidade das barras componentes da estrutura? Como deve ser feita a análise estrutural de vigas contínuas e semicontínuas? Qual a condição a ser atendida pelas barras submetidas a momentos fletores, força axial e forças cortantes? Quais as condições a ser aplicáveis às soldas de penetração total e parcial? Essas perguntas estão sendo respondidas no texto sobre o projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios.

28/03/2018 - Equipe Target

NBR 8800 (NB14) de 08/2008: o projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios

A NBR 8800 (NB14) de 08/2008 - Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios, com base no método dos estados-limites, estabelece os requisitos básicos que devem ser obedecidos no projeto à temperatura ambiente de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edificações, nas quais: os perfis de aço sejam laminados ou soldados, ou de seção tubular com ou sem costura; as ligações sejam executadas com parafusos ou soldas. Os perfis de seção tubular podem ter forma circular ou retangular (a forma quadrada é considerada um caso particular da forma retangular).

As prescrições desta norma se aplicam exclusivamente aos perfis de aço não-híbridos. Caso sejam usados perfis híbridos, devem ser feitas as adaptações necessárias, conforme 1.11. As estruturas mistas de aço e concreto, incluindo as ligações mistas, previstas por esta norma, são aquelas formadas por componentes de aço e de concreto, armado ou não, trabalhando em conjunto. O concreto pode ser de densidade normal ou de baixa densidade, exceto quando alguma restrição for feita em parte específica desta norma.

Os perfis de aço devem ser fabricados obedecendo-se às normas brasileiras aplicáveis ou, na ausência destas, às normas da ASTM aplicáveis. Os perfis soldados podem ser fabricados por deposição de metal de solda ou por eletrofusão conforme os requisitos da NBR 15279. Os princípios gerais estabelecidos nesta norma aplicam-se às estruturas de edifícios destinados à habitação, de edifícios de usos comercial e industrial e de edifícios públicos. Aplicam-se também às estruturas de passarelas de pedestres e a suportes de equipamentos.

Para reforço ou reparo de estruturas existentes, a aplicação desta Norma pode exigir estudo especial e adaptação para levar em conta a data de construção, o tipo e a qualidade dos materiais que foram utilizados. Esta norma não abrange o dimensionamento de estruturas em situação de incêndio, que deve ser feito de acordo com a NBR 14323. Para estruturas submetidas à ação de sismos, deve ser usada a NBR 15421. Para outras ações, como impactos e explosões, o responsável pelo projeto deve avaliar a necessidade do uso de normas complementares. Esta norma não abrange o dimensionamento de elementos estruturais constituídos por perfis formados a frio, que deve ser feito de acordo com a NBR 14762.

O responsável pelo projeto deve identificar todos os estados-limites aplicáveis, mesmo que alguns não estejam citados nesta norma, e projetar a estrutura de modo que esses estados-limites não sejam violados. Todos os aspectos e detalhes relacionados ao concreto dos elementos estruturais mistos que não constam explicitamente nesta norma, como, por exemplo, disposições sobre ancoragem de barras de armadura, devem obedecer às prescrições da NBR 6118, no caso de concreto de densidade normal. No caso de concreto de baixa densidade, na ausência de norma brasileira aplicável, deve ser seguido o Eurocode 2 Part 1-1.

É necessário que a execução da estrutura, nos aspectos que não foram prescritos nesta norma, seja feita, na ausência de norma brasileira aplicável, de acordo com o AISC 303. Para situações ou soluções construtivas não cobertas por esta norma, o responsável técnico pelo projeto deve usar um procedimento aceito pela comunidade técnico-científica, acompanhado de estudos para manter o nível de segurança previsto por esta. Para situações ou soluções construtivas cobertas de maneira simplificada, o responsável técnico pelo projeto pode usar um procedimento mais preciso com os requisitos mencionados.

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Quais as especificações para os eletrodos, arames e fluxos para soldagem?

Quais são os coeficientes de ponderação das ações no estado-limite último (ELU)?

Quais são as exigências de projeto para a estabilidade das barras componentes da estrutura?

Como deve ser feita a análise estrutural de vigas contínuas e semicontínuas?

Qual a condição a ser atendida pelas barras submetidas a momentos fletores, força axial e forças cortantes?

Quais as condições a ser aplicáveis às soldas de penetração total e parcial?

Para a elaboração desta norma foi mantida a filosofia da edição anterior, de modo que a ela cabe definir os princípios gerais que regem o projeto à temperatura ambiente das estruturas de aço e das estruturas mistas de aço e concreto de edificações, incluindo passarelas de pedestres e suportes de equipamentos. As obras executadas total ou parcialmente com estrutura de aço ou com estrutura mista de aço e concreto devem obedecer a projeto elaborado de acordo com esta norma, sob responsabilidade de profissionais legalmente habilitados.

Entende-se por projeto o conjunto de especificações, cálculos estruturais, desenhos de projeto, de fabricação e de montagem dos elementos de aço e desenhos de fôrmas e armação referentes às partes de concreto. Os desenhos de projeto devem ser executados em escala adequada para o nível das informações desejadas. Devem conter todos os dados necessários para o detalhamento da estrutura, para a execução dos desenhos de montagem e para o projeto das fundações.

Os desenhos de projeto devem indicar quais as normas complementares que foram usadas e dar as especificações de todos os materiais estruturais empregados. Devem indicar também os dados relativos às ações adotadas e aos esforços solicitantes de cálculo a serem resistidos por barras e ligações, quando necessários para a preparação adequada dos desenhos de fabricação. Nas ligações com parafusos de alta resistência, os desenhos de projeto devem indicar se o aperto será normal ou com protensão inicial e, neste último caso, se os parafusos trabalharem a cisalhamento, se a ligação é por atrito ou por contato.

As ligações soldadas devem ser caracterizadas por simbologia adequada que contenha informações completas para sua execução, de acordo com a AWS A2.4. No caso de edifícios industriais, devem ser apresentados nos desenhos de projeto ou memorial de cálculo o esquema de localização das ações decorrentes dos equipamentos mais importantes que serão suportados pela estrutura, os valores dessas ações e, quando for o caso, os dados para a consideração de efeitos dinâmicos.

Quando o método construtivo for condicionante, tendo feito parte dos procedimentos do cálculo estrutural, devem ser indicados os pontos de içamento previstos e os pesos das peças da estrutura, além de outras informações similares relevantes. Devem ser levados em conta coeficientes de impacto adequados ao tipo de equipamento que será utilizado na montagem.

Além disso, devem ser indicadas as posições que serão ocupadas temporariamente por equipamentos principais ou auxiliares de montagem sobre a estrutura, incluindo posição de amarração de cabos ou espinas. Outras situações que possam afetar a segurança da estrutura devem também ser consideradas. Nos casos onde os comprimentos das peças da estrutura possam ser influenciados por variações de temperatura durante a montagem, devem ser indicadas as faixas de variação consideradas.

Devem ser indicadas nos desenhos de projeto as contraflechas de vigas, inclusive de vigas treliçadas. Os desenhos de fabricação devem traduzir fielmente, para a fábrica, as informações contidas nos desenhos de projeto, fornecendo informações completas para a produção de todos os elementos componentes da estrutura, incluindo materiais utilizados e suas especificações, locação, tipo e dimensão de todos os parafusos e soldas de fábrica e de campo.

Sempre que necessário, deve-se indicar nos desenhos a sequência de execução de ligações importantes, para evitar o aparecimento de empenos ou tensões residuais excessivas. Os desenhos de montagem devem indicar as dimensões principais da estrutura, marcas das peças, dimensões de barras (quando necessárias à aprovação), elevações das faces inferiores de placas de base de pilares, todas as dimensões e detalhes para colocação de chumbadores, locação, tipo e dimensão dos parafusos, soldas de campo, posições de montagem e outras informações necessárias à montagem da estrutura.

Devem ser claramente indicados todos os elementos permanentes ou temporários essenciais à integridade da estrutura parcialmente construída. Os aços estruturais e os materiais de ligação aprovados para uso por esta norma são citados 4.5.2 e o concreto e os aços para armaduras, em 4.5.3. Informações completas sobre os materiais relacionados em 4.5.2 e 4.5.3 encontram-se nas normas e especificações correspondentes e mais informações sobre os aços estruturais e os materiais de ligação encontram-se no Anexo A.

Nesta norma são usados os valores característicos ou nominais das propriedades mecânicas dos materiais, conforme definidos nas normas e especificações correspondentes (ver 4.8). Os produtos especificados pela ASTM, quando suas dimensões e propriedades mecânicas são expressas no Sistema Internacional de Unidades, recebem no final da identificação a letra “M”. Nesta norma, por simplicidade, essa letra é suprimida.

Os aços aprovados para uso nesta norma para perfis, barras e chapas são aqueles com qualificação estrutural assegurada por norma brasileira ou norma ou especificação estrangeira, desde que possuam resistência ao escoamento máxima de 450 MPa e relação entre resistências à ruptura (fu) e ao escoamento (fy) não inferior a 1,18. Permite-se ainda o uso de outros aços estruturais, desde que tenham resistência ao escoamento máxima de 450 MPa, relação entre resistências à ruptura e ao escoamento não inferior a 1,18 e que o responsável pelo projeto analise as diferenças entre as especificações desses aços e daqueles mencionados em 4.5.2.2.1 e, principalmente, as diferenças entre os métodos de amostragem usados na determinação de suas propriedades mecânicas.

Quando for necessário o emprego de elementos estruturais fabricados com aço fundido ou forjado, devem ser obedecidas normas ou especificações próprias deles. Os parafusos de aço de baixo teor de carbono devem satisfazer a ASTM A307 ou a ISO 898-1 Classe 4.6. Os parafusos de alta resistência devem satisfazer a ASTM A325 ou a ISO 4016 Classe 8.8. Os parafusos de aço-liga temperado e revenido devem satisfazer a ASTM A490 ou a ISO 4016 Classe 10.9.

As porcas e arruelas devem satisfazer as especificações compatíveis, citadas no ANSI/AISC 360. Os eletrodos, arames e fluxos para soldagem devem obedecer às seguintes especificações: para eletrodos de aço doce, revestidos, para soldagem por arco elétrico: AWS A5.1; para eletrodos de aço de baixa liga, revestidos, para soldagem por arco elétrico: AWS A5.5; para eletrodos nus de aço doce e fluxo, para soldagem por arco submerso: AWS A5.17; para eletrodos de aço doce, para soldagem por arco elétrico com proteção gasosa: AWS A5.18; para eletrodos de aço doce, para soldagem por arco com fluxo no núcleo: AWS A5.20; para eletrodos nus de aço de baixa liga e fluxo, para soldagem por arco submerso: AWS A5.23; para eletrodos de baixa liga, para soldagem por arco elétrico com proteção gasosa: AWS A5.28; para eletrodos de baixa liga, para soldagem por arco com fluxo no núcleo: AWS A5.29.

A aprovação das especificações para eletrodos citadas em 4.5.2.5.1 é feita independentemente das exigências de ensaios de impacto que, na maior parte dos casos, não são necessários para edificações. Os conectores de aço, tipo pino com cabeça, devem atender aos requisitos da AWS D1.1. O aço dos conectores de cisalhamento em perfil U laminado deve obedecer a 4.5.2.1. O aço dos conectores de cisalhamento em perfil U formado a frio deve obedecer aos requisitos da NBR 14762. O aço da fôrma da laje mista e seu revestimento devem estar de acordo com Q.7.

Os materiais e produtos usados na estrutura devem ser identificados pela sua especificação, incluindo tipo ou grau, se aplicável, usando-se os seguintes métodos: certificados de qualidade fornecidos por usinas ou produtores, devidamente relacionados aos produtos fornecidos; marcas legíveis aplicadas ao material pelo produtor, de acordo com os padrões das normas correspondentes. O projeto estrutural, além de prever uma estrutura capaz de atender aos estados-limites últimos e de serviço pelo período de vida útil pretendido para a edificação, deve permitir que a fabricação, o transporte, o manuseio e a montagem da estrutura sejam executados de maneira adequada e em boas condições de segurança.

Deve ainda levar em conta a necessidade de manutenção futura, demolição, reciclagem e reutilização de materiais. A anatomia básica da estrutura pela qual as ações são transmitidas às fundações deve estar claramente definida. Quaisquer características da estrutura com influência na sua estabilidade global devem ser identificadas e devidamente consideradas no projeto.

Para efeito desta subseção, cada parte de um edifício entre juntas de dilatação deve ser tratada como um edifício isolado. A estrutura deve ser projetada como uma entidade tridimensional deve ser robusta e estável sob condições normais de carregamento e não deve, na eventualidade de ocorrer um acidente ou de ser utilizada inadequadamente, sofrer danos desproporcionais às suas causas. Para atender a estes requisitos, na ausência de estudos específicos, podem ser seguidas as prescrições dadas em 4.12.4 a 4.12.8.

Cada pilar de um edifício deve ser efetivamente travado por meio de escoras (contenções) horizontais em pelo menos duas direções, de preferência ortogonais, em cada nível suportado por esse pilar, inclusive coberturas, conforme a figura. As linhas contínuas de escoras devem ser colocadas o mais próximo possível das bordas do piso ou cobertura e em cada linha de pilar, e nos cantos reentrantes as escoras devem ser adequadamente ligadas à estrutura, de acordo com a figura.

Concreto

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As escoras horizontais podem ser constituídas de perfis de aço, inclusive aquelas utilizadas para outros fins, como vigas de piso e tesouras de cobertura, ou pelas lajes adequadamente ligadas aos pilares e ao restante da estrutura de aço. As escoras horizontais e suas respectivas ligações devem ser compatíveis com os demais elementos da estrutura da qual fazem parte e ser dimensionadas para as ações de cálculo e para suportar uma força de tração de cálculo, que não deve ser adicionada a outras ações, de pelo menos 1 % da força solicitante de cálculo no pilar ou 75 kN, a que for maior.

No caso de coberturas ou pisos sem lajes de concreto, as escoras dos pilares de extremidade e suas respectivas ligações devem ser dimensionadas para as ações de cálculo e para suportar uma força de compressão e de tração de cálculo, que não deve ser adicionada a outras ações, de pelo menos 75 kN. Além disso, as escoras devem atender às prescrições aplicáveis dadas em 4.11.

Nos edifícios de andares múltiplos, quando a legislação em vigor exigir que a falha acidental de um pilar não cause colapso progressivo, as vigas e suas respectivas ligações aos pilares devem ser dimensionadas para resistir à atuação isolada de uma força de tração correspondente à reação vertical de cálculo obtida da combinação última entre ações permanentes diretas e as decorrentes do uso e ocupação da edificação. Permite-se, nesse caso, uma análise mais rigorosa, considerando grandes deslocamentos e grandes deformações.

Adicionalmente, as emendas de pilares devem ser capazes de suportar uma força de tração correspondente à maior reação de cálculo, obtida da combinação entre as ações permanentes diretas e as decorrentes do uso e ocupação da edificação, aplicada no pilar por um pavimento situado entre a emenda em consideração e a emenda posicionada imediatamente abaixo.

FONTE: Equipe Target

Baseado nos documentos visitados

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