Aula 03

Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3

AULA 3: ESTRUTURA METÁLICA SUMÁRIO

PÁGINA

CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES

2

1.

INTRODUÇÃO

3

2.

MATERIAIS

3

3.

TIPOS DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS

5

4.

ANÁLISE DA ESTRUTURA

10

5.

MONTAGEM DA ESTRUTURA

13

6.

CONSIDERAÇÕES ADICIONAIS

25

7.

QUESTÕES COMENTADAS

26

8.

QUESTÕES APRESENTADAS NA AULA

62

9.

GABARITO

77

10.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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A matéria de estruturas metálicas apresenta muitos detalhes que a FCC costuma cobrar, tais como detalhes de soldagem e considerações de dimensionamento. Fiz uma seleção de informações da bibliografia e da norma, de forma negritada, sob possibilidade de elas caírem na prova de vocês. Apresento questões da FCC relacionadas aos assuntos de forma a reforçar a teoria ou complementá-la, por meio dos comentários, no capítulo 7. Ao final apresento a lista de questões da aula para que vocês possam treinar à vontade. O Gabarito está após essa lista. Boa sorte a todos !

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 ESTRUTURAS METÁLICAS 1 - INTRODUÇÃO As estruturas metálicas são estruturas formadas por associação de peças metálicas ligadas entre si por meio de conectores ou solda. Nas estruturas de aço e estruturas mistas de aço e concreto de edificações: - os perfis de aço são laminados ou soldados, ou de seção tubular com ou sem costura; - as ligações são 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 estruturas mistas de aço e concreto, incluindo as ligações mistas são aquelas formadas por componentes de aço e de concreto, armado ou não, trabalhando em conjunto. Os perfis soldados podem ser fabricados por deposição de metal de solda ou por eletrofusão. 2 - MATERIAIS O principal material utilizado nas estruturas metálicas é o aço, que é uma liga de ferro e carbono com outros elementos adicionais como o silício, manganês, fósforo, enxofre etc. O teor de carbono varia de 0% a 1,7%. O carbono aumenta a resistência do aço, porém o torna mais duro e frágil.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 A ductilidade é a capacidade do material de se deformar sob a ação de cargas e a fragilidade é o oposto da ductilidade. Os aços com baixo teor de carbono têm menor resistência à tração, porém são mais dúcteis. Por isso, em estruturas usuais de aço, utilizam-se teores de carbono baixos ou moderados, os quais podem ser soldados sem precauções especiais. O aço-carbono é o aço mais empregado nas construções, e o aumento da sua resistência é obtido, principalmente, através do acréscimo de carbono em relação ao ferro puro. Em função do teor de carbono, os aços-carbono se distinguem em: - Baixo carbono: C < 0,15% - Moderado: 0,15% < C < 0,29% - Médio carbono: 0,30% < C < 0,59% - Alto carbono: 0,60% < C < 1,70% Os tipos de aço resistentes à corrosão atmosférica são denominados patináveis. Os aços para perfis, barras e chapas devem possuir resistência ao escoamento máxima de 450 MPa. Para efeito de cálculo devem ser adotados os seguintes valores, na faixa normal de temperaturas atmosféricas: - módulo de elasticidade, E = 205.000 MPa - coeficiente de Poisson, v = 0,3

- módulo de elasticidade transversal, G = 77 000 MPa Prof. Marcus V. Campiteli

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 - coeficiente de dilatação térmica, p, = 1,2 x 10-5 por ºC - massa específica, p, = 7 850 kg/m3

3 – TIPOS DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS

3.1 – Chapa Fina Laminada a Frio Chapa de ferro fundido, lisa (chamada chapa prela), laminada a frio (LF), com espessuras-padrão de 0,45 mm a 2,65 mm, sendo fornecida nas larguras-padrão de 1,0 m a 1,5 m e nos comprimentospadrão de 2,0, 2,5 e 3,0 m, e também sob a forma de bobinas. Usos: nas edificações, como complementos, quais sejam esquadrias, dobradiças, portas, marcos (batentes) e até em estruturas.

3.2 – Chapa Fina Laminada a Quente Chapa de ferro fundido, lisa (chapa preta), laminada a quente (LQ), com espessuras-padrão de 2,00 mm a 12.50 mm, sendo fornecida nas larguras-padrão de 1,0 m a 1,5 m, e nos comprimentos padrão de 1 m, 3 m e 6 m. Usos: trabalhadas, nas edificações com estrutura metálica leve e, principalmente, com terças e vigas. Percebam que as chapas laminadas a quente apresentam espessura superior às das chapas laminadas a frio.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Pessoal, a laminação a quente apresenta uma peculiaridade de causar tensões que permanecem após o completo resfriamento, (tensões residuais), devido ao resfriamento diferencial entre as partes de uma peça. Por exemplo, no resfriamento de uma chapa, as bordas resfriam mais rapidamente que o centro. A norma NBR 8.800 fixa essa tensão em 115 MPa.

3.3 – Chapa Grossa Chapa de ferro fundido, lisa (chapa preta), laminada a quente (LCG), com espessuras-padrão de 6,30 mm a 100 mm, sendo fornecida nas larguras-padrão de 1,0 m a 3,8 m e nos comprimentospadrão de 6 m e 12 m. Usos: trabalhadas, nas edificações com estrutura metálica, principalmente

para

a

confecção

de

perfis

soldados

para

funcionarem como vigas, colunas e estacas.

3.4 – Perfil Laminado Estrutural Ferro perfilado é o ferro fundido, laminado, apresentado na forma de barras redondas, quadradas ou retangulares, e de perfis em "I", "L", "T", "H", "U" e outros. Os ferros perfilados são normalmente classificados em finos (até 2") e grossos. São também classificados em leves, médios e pesados. Os

ferros

perfilados

são

designados

por

sua

altura

em

centímetros, mas só esse detalhe não é suficiente para sua

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 caracterização. Os perfis "I", por exemplo, podem ser de mesas estreitas ou de mesas largas. Perfis leves são os com altura (h) menor que 80 mm; perfis médios são aqueles com altura entre 80 mm e 200 mm; perfis pesados são os com altura maior que 200 mm. Os comprimentos-padrão são de 6,0 m e 12 m, Usos:

na

fabricação

de

estruturas

metálicas

e,

secundariamente, na de caixilhos e grades.

3.5 – Tubo Estrutural de Aço Os tubos são fornecidos no comprimento-padrão de 6 m. Usos:

como

elementos

estruturais,

principalmente

na

confecção de treliças espaciais.

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Fonte:

3.6 – Barras Redondas Com amplo número de bitolas, as barras redondas são usadas quase que unicamente na confecção de chumbadores, parafusos e tirantes.

3.7 – Produtos Estruturais derivados de Aço Plano São de dois tipos: perfis soldados e perfis em chapa dobrada. Normalmente, são fornecidos em comprimentos menores que 12 m, para facilidade de transporte. a) Perfil Soldado

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Devido à grande versatilidade de combinações de espessuras com altura e largura, os perfis soldados, compostos a partir de três chapas, são largamente empregados nas estruturas metálicas.

São elementos que surgiram de forma a suprirem as limitações impostas pelos perfis laminados tipo I. Com esses produtos, o projetista passa a ter opções muito variadas e grande liberdade. Pode-se criar perfis especiais. No entanto, visando à redução de custos, são usadas as seguintes séries padronizadas: - série CS, para colunas; - série CVS, para colunas e vigas; - série VS, para vigas. As séries CS e VS podem ser consideradas extensão e continuação dos perfis "H" e "I" laminados.

Fonte: < http://www.cesec.ufpr.br/metalicas/>

b) Perfil em Chapa Dobrada

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 É o perfil obtido por dobramento, em prensa dobradeira, de lâminas recortadas de chapas ou tiras, ou por perfilagem, em mesa de roletes, a partir de bobinas laminadas a frio ou a quente, sendo ambas as operações realizadas com o aço em temperatura ambiente. São perfis formados a frio, que estão sendo aplicados de forma crescente na execução de estruturas leves e também para terças e vigas de fechamento de quaisquer tipos de estrutura. O dobramento deve obedecer a raios mínimos de forma a evitar a formação de fissuras nestes pontos. Esse tipo de perfil apresenta cantos arredondados e utilização de aços com alto teor de carbono.

4 – ANÁLISE DA ESTRUTURA Para estruturas de até dois andares, as solicitações de cálculo podem ser determinadas por análise plástica, ignorando-se os efeitos de segunda ordem (efeito PΔ). São admitidas imperfeições geométricas iniciais na forma de uma imperfeição equivalente global de L/500 ou local de L/1000, conforme o tipo de contenção adotado, onde L é o comprimento destravado do elemento.

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Fonte: NBR ABNT 8800/2008

As

estruturas

são

classificadas

quanto

a

sensibilidade

a

deslocamentos laterais em estruturas de pequena deslocabilidade, média deslocabilidade ou grande deslocabilidade. Uma estrutura é classificada como de pequena deslocabilidade quando, em todos os seus andares, a relação entre o deslocamento lateral do andar relativo à base obtido na análise de segunda ordem e aquele

obtido

na

análise

de

primeira

ordem,

em

todas

as

combinações últimas de ações estipuladas, for igual ou inferior a 1,1. Uma estrutura é classificada como de média deslocabilidade quando essa relação for superior a 1,1 e igual ou inferior a 1,4; e de grande deslocabilidade quando a relação for superior a 1,4.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Por conveniência de análise, é possível identificar, dentro da estrutura, subestruturas que, devido a sua grande rigidez a ações horizontais,

resistem

a

maior

parte

dessas

ações.

Essas

subestruturas são chamadas subestruturas de contraventamento e

podem

ser

pórticos

em

forma

de

treliça,

paredes

de

cisalhamento, incluindo aquelas que delimitam os núcleos de serviço dos edifícios, e pórticos nos quais a estabilidade é assegurada pela rigidez a flexão das barras e pela capacidade de transmissão de momentos das ligações. Os elementos que não participam dos sistemas resistentes a ações horizontais são ditos elementos contraventados. As forças que estabilizam

esses

subestruturas

de

elementos

devem

contraventamento

ser e

transferidas ser

para

consideradas

as no

dimensionamento destas últimas. Os elementos que não dependem das subestruturas de contraventamento para sua estabilidade são ditos elementos isolados. São elementos cujo comportamento independe do restante da estrutura. Elementos contraventados podem ser tratados também como elementos isolados. Nas estruturas de pequena deslocabilidade e média deslocabilidade,

os

efeitos

das

imperfeições

geométricas

iniciais devem ser levados em conta diretamente na análise, por meio da consideração, em cada

andar, de um deslocamento

horizontal relativo entre os níveis inferior e superior (deslocamento interpavimento) de h/333, sendo h a altura do andar (distância entre eixos de vigas). Admite-se também que esses efeitos sejam levados em conta por meio da aplicação, em cada andar, de uma força horizontal equivalente, denominada aqui força nocional, igual a

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 0,3% do valor das cargas gravitacionais de cálculo aplicadas em todos os pilares e outros elementos resistentes a cargas verticais, no andar considerado. Nas estruturas de média deslocabilidade, os efeitos das imperfeições iniciais de material devem ser levados em conta na análise, reduzindo-se a rigidez a flexão e a rigidez axial das barras para 80 % dos valores originais. Nas estruturas de pequena deslocabilidade, esses efeitos não precisam ser considerados na análise. Cada parte de um edifício entre juntas de dilatação deve ser tratada como um edifício isolado. Devem

ser

indicadas

nos

desenhos

de

projeto

as

contraflechas de vigas, inclusive de vigas treliçadas. O parâmetro de esbeltez dos elementos componentes da seção transversal é definido pela relação entre largura e espessura.

5 – MONTAGEM DAS ESTRUTURAS Na

execução

de

estruturas

metálicas,

as

ligações

entre

elementos estruturais constituem um dos aspectos mais importantes. As ligações podem ser rígidas, semi-rígidas ou rotuladas (flexíveis). Devem ser tomadas precauções na utilização de diferentes aços na concepção da mesma ligação. Por exemplo, deve-se evitar a utilização de elementos com diferentes composições químicas (aços patináveis com aços carbono), sob o risco de que, em certas condições ambientais, ocorra corrosão galvânica.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Devem ser usados soldas ou parafusos de alta resistência com protensão inicial em ligações por contato ou por atrito nos seguintes casos: - emendas de pilares nas estruturas de andares múltiplos com mais de 40 m de altura; - ligações de vigas com pilares e com quaisquer outras vigas das quais depende o sistema de contraventamento, nas estruturas com mais de 40 m de altura; - ligações e emendas de treliças de cobertura, ligações de treliças

com

pilares,

emendas

de

pilares,

ligações

de

contraventamentos de pilares, ligações de mãos francesas ou mísulas usadas para reforço de pórticos e ligações de peças-suportes de pontes rolantes, nas estruturas com pontes rolantes de capacidade superior a 50 kN; - ligações de peças sujeitas a ações que produzam impactos ou tensões reversas. Para os demais casos, as ligações podem ser feitas com parafusos de alta resistência sem protensão inicial ou com parafusos comuns. Tem-se

também

os

seguintes

elementos

de

ligação:

enrijecedores, chapas de ligação, cantoneiras e consolos.

5.1 - Soldagem: Chama-se soldagem, ou solda, ao processo de produzir a fusão entre duas peças de metal, de modo que o local de junção forme com o todo uma massa homogênea.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 A fusão do aço é provocada pelo calor produzido por um arco voltaico que se dá entre um eletrodo metálico e o aço a soldar, havendo a deposição do material do eletrodo. O material fundido deve ser isolado da atmosfera para evitar a formação de impurezas na solda. Isso pode ser feito com o arco protegido por fluxo ou gás inerte ou outros meios que impeçam a combinação do metal em fusão com os gases da atmosfera Existem três classes de processos de soldagem: por pressão, por fusão sem pressão e por solda forte. Os principais tipos de eletrodo para soldas em estruturas metálicas são: - Eletrodo manual revestido: há desprendimento gasoso do revestimento do eletrodo, proveniente da fusão. Os gases criam uma atmosfera inerte de proteção para evitar a porosidade (introdução de O2), a fragilidade (introdução de N2), bem como estabilizar o arco voltaico, permitindo maior penetração da solda. - Arco submerso em material granular fusível: O eletrodo nu é acompanhado de um tubo de fluxo com material granulado, que funciona como isolante térmico, garantindo assim proteção quanto aos efeitos da atmosfera. O fluxo granulado funde-se parcialmente, formando uma camada de escória líquida que posteriormente se solidifica.

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Os principais eletrodos utilizados são:

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 - E70xx, com resistência à ruptura por tração: 485MPa (mais comum) - E60xx, com resistência à ruptura por tração: 415MPa.

A solda pode ser de penetração total ou parcial. A penetração total é quando a espessura efetiva da garganta é igual à espessura da chapa de menor dimensão.

A penetração parcial é quando da garganta corresponde à espessura do chanfro.

A verificação estrutural das soldas de penetração (total ou parcial) consiste na verificação da distribuição das tensões no contato entre o metal da solda e o metal base. Quando se trata de penetração total, a verificação se restringe ao metal base, devido ao fato de o metal da solda apresentar resistência de ruptura maior que este.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 As seguintes disposições são aplicáveis: - a área efetiva das soldas de penetração total e parcial deve ser calculada como o produto do comprimento efetivo da solda pela espessura da garganta efetiva; - o comprimento efetivo de uma solda de penetração total e parcial é igual ao seu comprimento real, o qual deve ser igual a largura da parte ligada; - a espessura da garganta efetiva de uma solda de penetração total deve ser tomada igual a menor das espessuras das partes soldadas. As espessuras mínimas de gargantas efetivas de soldas de penetração parcial estão indicadas na Tabela a seguir:

Fonte: NBR ABNT 8800/2008

Não podem ser usadas soldas de penetração parcial em emendas de peças fletidas.

Quanto à posição, as soldas poderão ser: - verticais

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 - horizontais - intermitentes - sobre cabeça

E quanto ao tipo: - de entalhe - de topo

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 - tipo filete - intermitentes - tipo ranhura - tipo tampão

5.1.1 – Definições - Pontos de solda: segmentos de solda, aplicados na montagem de oficina, para manter na posição adequada as peças a serem unidas. - Cordão de solda: metal de solda depositado ao longo de uma junta formando um elemento contínuo. - Cratera: depressão no cordão de solda formada pelo arco voltaico no momento de sua extinção. - Passe: metal de solda depositado em uma passagem do eletrodo ao longo do eixo da solda. - Sobreposto: metal de solda escorrido sobre o metal base, sem fusão local. - Mordedura: depressão causada por fusão no metal base, ao pé da solda. - Raiz da junta: zona da junta em que é menor o afastamento das peças a unir. - Abertura da raiz: distância entre as peças a unir, na raiz da junta. - Junta de topo: junta entre duas peças, topo a topo, dispostas aproximadamente no mesmo plano.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 - Chapa auxiliar de espera (cobre-junta): material usado como apoio, atrás da junta, durante a soldagem, que evita o vazamento da solda através da fresta. Após a solda poderá ser retirada ou não.

5.1.2 - Soldas de Entalhe São utilizadas quando se deseja preenchimento total do espaço entre as peças ligadas. As espessuras mínimas de gargantas efetivas de soldas de entalhe de penetração parcial estão indicadas a seguir:

5.1.3 - Soldas de Filete (solda de ângulo) É solda de seção transversal aproximadamente triangular, unindo duas superfícies aproximadamente ortogonais. Ela é caracterizada pela medida da garganta e dos lados. A garganta ou altura de um filete, é a altura relativa à hipotenusa do maior triângulo retângulo que puder ser inscrito na seção transversal do filete. Os lados ou pernas do filete são os catetos do maior triângulo que puder ser inscrito na seção transversal de um filete.

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Recomenda-se a utilização de soldas de filete pelo método do arco submerso devido ao fato de serem mais confiáveis. O tamanho mínimo da perna de uma solda de filete é dado na Tabela seguinte, em funçao da parte menos espessa soldada:

As dimensões máximas a serem adotadas para as pernas dos filetes, são condicionadas pela espessura da chapa mais fina, conforme mostra a figura a seguir:

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5.1.4 - Soldas de Topo As soldas de topo, quando bem executadas, têm resistência igual ou maior que o metal base e não há necessidade de se calcular as tensões nelas desenvolvidas. Nessas soldas, de topo, as peças podem ser unidas com ou sem preparo das extremidades. As soldas de ranhura ou tampão são aquelas de enchimento. No caso de peças que devam receber solda de filete, se a separação entre peças ultrapassar 1,5 mm, a dimensão da solda deverá sofrer acréscimo igual à separação correspondente. Em nenhum caso será admitida separação maior que 5 mm.

5.2 - Ligações com Parafusos Nas ligações com parafusos de alta resistência trabalhando a corte, os desenhos de projeto devem indicar o tipo de ligação, por atrito ou por contato.

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Fonte:

O espaçamento máximo entre parafusos que ligam uma chapa a um perfil ou a outra chapa, em contato contínuo, deve ser determinado como a seguir: - em elementos pintados ou não sujeitos à corrosão, o espaçamento não pode exceder 24 vezes a espessura da parte ligada menos espessa, nem 300 mm; - em elementos sujeitos à corrosão atmosférica, executados com aços resistentes à corrosão, não pintados, o espaçamento não pode exceder 14 vezes a espessura da parte ligada menos espessa, nem 180 mm.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Na determinação da força de tração solicitante de cálculo em parafusos e barras redondas rosqueadas, deve-se levar em conta o efeito alavanca, produzido pelas deformações das partes ligadas, conforme a seguir:

6 – CONSIDERAÇÕES ADICIONAIS 6.1 – Fratura Frágil Em algumas situações de ligações e detalhes sujeitos a estados triplos de tração, causados, por exemplo, por entalhes e tensões residuais, principalemente a baixas temperaturas, pode ocorrer fratura frágil. Para evitar esse tipo de estado-limite, é necessário que sejam evitadas transições bruscas, tensões residuais excessivas e partes soldadas excessivamente espessas.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 6.2 – Devem ser incluídas no projeto considerações a respeito de contraflechas, de proteção contra corrosão nos componentes de aço e de durabilidade. 6.3 – As vigas e treliças que forem detalhadas sem identificação de contraflecha devem ser fabricadas de modo que as pequenas deformações resultantes da laminação ou da fabricação fiquem voltadas para cima após a montagem. 6.4 – Os componentes de aço da estrutura devem ser dimensionados com sobrespessura para tolerar corrosão ou devem ser protegidos contra a corrosão. A proteção contra corrosão nas superfícies internas de peças cujo interior é permanentemente vedado contra a penetração de oxigênio externo é considerada desnecessária.

7 – QUESTÕES COMENTADAS

1)

(42 – Analista Legislativo-SP/2010 – FCC) Uma barra de

aço com 20 cm2 de área da seção transversal e comprimento de 2 m, submetida a uma carga axial de tração de 30 kN, apresenta um alongamento de 0,15 mm. O módulo de elasticidade do material, em GPa, é (A) 100 (B) 200 (C) 250

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (D) 350 (E) 450 O

módulo

longitudinal,

ou

de

elasticidade

ainda

módulo

ou

de

módulo

Young,

é

de o

deformação

coeficiente

de

proporcionalidade entre as tensões e as deformações. σ = F/A → σ = 30 kN/20 cm2 = 1,5 kN/cm2 = 15 MPa σ = E.ε → 15 MPa = E. (0,15.10-3 m/2m) → E = 30 MPa / 0,15.10-3 E = 200 GPa

Segundo Pfeil (2000), o módulo de elasticidade é praticamente igual para todos os tipos de aço, valendo E = 205.000 MPa. A norma NBR 8800/2008 considera, para efeitos de cálculo, o módulo de elasticidade E = 200.000 MPa. Segundo a NBR 6118/2007, na falta de ensaios ou valores fornecidos pelo fabricante, o módulo de elasticidade do aço pode ser admitido igual a 210 GPa = 210.000 MPa = 210 kN/mm2 = 21.000 kgf/mm2. Gabarito: B

2)

(75 – TCE-AM/2012 – FCC) Após a aplicação de uma

carga axial de tração de 60 kN em uma barra de aço, com módulo de elasticidade longitudinal de 200 GPa, comprimento de

1,0

m

e

área

da

seção

transversal

de

10

cm2,

o

alongamento produzido na barra, em mm, é

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (A) 0,003 (B) 0,030 (C) 0,300 (D) 3,000 (E) 30,00

σ = F/A → σ = 60 kN/10 cm2 = 6 kN/cm2 = 60 MPa σ = E.ε → 60 MPa = 200.103 MPa. (∆L/L) → ∆L = 3.10-4 m ∆L = 0,3 mm Gabarito: C

3)

(47 – MPE-SE/2009 – FCC) Considere a ilustração a

seguir.

Se a uma barra de aço, cujo comportamento estrutural é ilustrado no gráfico tensão-deformação, com comprimento de 1 m e área da seção transversal de 10 cm2, for tracionada por uma força axial de 20 kN, o seu alongamento será Prof. Marcus V. Campiteli

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (A) 10,0 mm. (B) 1,0 mm. (C) 0,1 mm. (D) 0,01 mm. (E) 0,001 mm. σ = E.ε → 400 MPa = E . 0,002 → E = 200 GPa σ = F/A → σ = 20 kN/10 cm2 = 2 kN/cm2 = 20 MPa σ = E.ε → 20 MPa = 200.103 MPa. (∆L/L) → ∆L = 1.10-4 m ∆L = 0,1 mm Gabarito: C

4)

(43 – Analista Legislativo-SP/2010 – FCC) Sobre o

diagrama tensão × deformação dos aços estruturais, é correto afirmar: Abaixo, temos um diagrama tensão-deformação simplificado do aço:

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3

Diagrama Real

Diagrama simplificado para dimensionamento Fonte: livro Curso de Concreto do autor José Carlos Sussekind

De acordo com Pfeil (2008), no diagrama tensão-deformação, vemos que a lei física linear ou elástica (Lei de Hooke) é válida até certo valor da tensão. A inclinação do trecho retilíneo do diagrama é o módulo de elasticidade E. Ultrapassando o regime elástico, o material apresenta uma propriedade chamada escoamento ou cedência, caracterizada pelo aumento de deformação com tensão constante. A tensão que produz o escoamento chama-se limite de escoamento (fy) do material. Para deformações unitárias (ε) superiores ao patamar de escoamento,

o

material

apresenta

acréscimos

de

tensões

(encruamento). Este acréscimo não costuma ser adotado nos cálculos, pois corresponde a deformações exageradas.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 O escoamento produz em geral uma deformação visível na peça metálica. Por isso, a teoria elástica de dimensionamento utiliza o limite de escoamento fy como tensão limite. Denomina-se limite de escoamento convencional a tensão que corresponde a uma deformação unitária residual (permanente) de 0,2% ou 2‰.

(A)

Na

região

plástica,

as

tensões

são

diretamente

proporcionais às deformações. Conforme vimos, é o contrário. Na região elástica as tensões são diretamente proporcionais às deformações. Gabarito: Errada (B) O escoamento é a fase inicial do ensaio de tração do aço. De acordo com Pfeil (2008), o ensaio de tração é muito utilizado para medir as propriedades mecânica dos aços. As mesmas propriedades são obtidas para compressão, desde que excluída a possibilidade de flambagem. Pelo

diagrama

tensão-deformação,

constatamos

que

o

escoamento ocorre após a fase inicial do ensaio, ou seja, após a fase elástica. Gabarito: Errada

(C)

Durante

a

fase

de

escoamento,

não

se

verificam

deformações significativas no aço. Conforme vimos, ultrapassando o regime elástico, o material apresenta uma propriedade chamada escoamento ou cedência, caracterizada pelo aumento de deformação com tensão constante. Prof. Marcus V. Campiteli

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Portanto, as deformações passam a ser maiores frente a menores acréscimos de tensão. Gabarito: Errada

(D) Existem basicamente as regiões elástica e plástica. Correta, de acordo com Pfeil (2008), no diagrama vemos que até um certo valor da tensão, o material segue a lei linear de Hooke. Essa tensão chama-se limite de proporcionalidade ou de elasticidade do aço. Para tensão superior ao limite de proporcionalidade, o aço apresenta um comportamento inelástico, ou seja, plástico. Gabarito: Correta

(E) Encruamento é a perda de resistência do aço após o escoamento. Pelo contrário, o encruamento é acréscimos de tensões para deformações unitárias (ε) superiores ao patamar de escoamento, e correspondem a deformações exageradas.

Gabarito: D

5)

(37 – MPE-SE/2009 – FCC) Em regime elástico, a

propriedade

do

aço

de

absorver

energia

mecânica

é

denominada (A) plasticidade.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (B) resiliência. (C) fluência. (D) ductilidade. (E) elasticidade. De acordo com Pfeil (2012), a resiliência e a tenacidade são duas propriedades que se relacionam com a capacidade do metal de absorver energia mecânica. Elas podem ser definidas com o auxílio dos diagramas tensão-deformação. Resiliência é a capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico, ou, o que é equivalente, capacidade de restituir energia mecânica absorvida. Denomina-se módulo de resiliência ou simplesmente resiliência a quantidade de energia elástica que pode ser absorvida por unidade de volume do metal tracionado. Ele iguala a

área

do

diagrama

tensão-deformação

até

o

limite

de

proporcionalidade. Tenacidade é a energia total, elástica e plástica que o material pode absorver por unidade de volume até a sua ruptura. Em tração simples, a tenacidade é representada pela área total do diagrama tensão-deformação. Gabarito: B

6)

(24

–

Sergipe

Gás/2010

–

FCC)

Sobre

estruturas

metálicas, considere: I. Apesar da densidade do aço ser muito maior do que a densidade medida do concreto armado, o aço também é bem

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 mais resistente, possibilitando que estruturas mais resistentes e leves sejam construídas. A densidade do aço é em torno de 7.850 kg/m3 enquanto a densidade do concreto armado é de 2.500 kg/m3. A resistência à compressão e tração do aço é da ordem de 400 a 500 MPa. Já a resistência à compressão do concreto gira em torno de 20 MPa a 50 MPa, salvo os concretos de alto desempenho, cujas resistências podem alcançar cerca de 100 MPa. Todavia, a resistência à tração gira em torno de 10% da resistência à compressão. A conjugação do aço com o concreto faz com que o concreto armado possa resistir às solicitações que provocam tração e otimiza a resistência à compressão. Gabarito: Correta II. O aço é muito resistente à compressão e à tração, diferentemente do concreto, que é muito mais resistente à compressão, apenas. Exato, conforme vimos acima. Gabarito: Correta III. Em estruturas mistas de aço e concreto armado, os coeficientes de dilatação térmica das peças expostas de aço precisam ser levados em consideração, pois podem causar ações e cargas diferenciais. Diferença nos coeficientes de dilatação entre os aços e as peças de concreto armado interligadas pode provocar movimentações diferenciais significativas a ponto de gerar tensões adicionais, que caso não previstas, podem provocar rupturas ou fissurações no concreto. Prof. Marcus V. Campiteli

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Gabarito: Correta

Está correto o que se afirma em (A) I, II e III. (B) I e II, somente. (C) I e III, somente. (D) II e III, somente. (E) I, somente. Gabarito: A

7)

(47 – Sergipe Gás/2010 – FCC) Considere a figura.

Os elementos assinalados por I, II e III, representam, respectivamente, (A) poça de fusão, metal de adição e penetração. (B) cordão de solda, dispositivo de ignição e reentrância.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (C) material de cobertura, espectro de solda e altura do cordão. (D) material de adição, máquina de solda e curso do eletrodo. (E) carepa, fluxo de solda e extensão da solda.

De acordo com Pfeil (2012), a solda é um tipo de união por coalescência do material, obtida por fusão das partes adjacentes. As soldas mais empregadas na indústria de construção são as de energia elétrica, em que a fusão do aço é provocada pelo calor produzido por um arco voltaico. Nos tipos mais usuais, o arco voltaico se dá entre um eletrodo metálico e o aço a soldar, havendo deposição do material do eletrodo. O material fundido deve ser isolado da atmosfera para evitar formação de impurezas na solda. As formas mais comuns de isolamento são: - Eletrodo manual revestido: o revestimento é consumido juntamente com o eletrodo, transformando-se parte em gases inertes, parte em escória, conforme a figura a seguir.

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O metal da solda fundido denomina-se também de poça de fusão. - Arco submerso em material granular fusível: O eletrodo é um fio metálico sem revestimento, porém o arco voltaico e o metal fundido ficam isolados pelo material granular, conforme a figura a seguir.

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- Arco elétrico com proteção gasosa (também conhecido como MIG/MAG – Metal Inert Gas/Metal Active Gas). O eletrodo é um arame sem revestimento, e a proteção da poça de fusão é feita pelo fluxo de um gás (ou mistura de gases) lançado pela tocha de soldagem. - Arco elétrico com fluxo no núcleo. O eletrodo é um tubo fino preenchido com o material que protege a poça de fusão. A solda de eletrodo manual revestido é a mais utilizada na indústria.

A

escória,

produzida

pelas

reações

químicas

do

revestimento, tem menor densidade que o metal de solda e, em geral, aflora na superfície, devendo ser retirada após o resfriamento. Agora, retornando ao nosso desenho:

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O item I representa o metal da solda fundido ou poça de fusão. O item II é o eletrodo, que é composto pelo metal de adição. O item III é a penetração, medida pela profundidade de fusão medida da superfície original do metal de base.

Gabarito: A

8)

(48 – Sergipe Gás/2010 – FCC) Considere as emendas

executadas em vergalhões na execução de armaduras em obras civis.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 As situações I, II e III, são, respectivamente, os tipos de emendas por (A) arco submerso, soldatopo por pressão e de topo por indução. (B)

sobreposição,

boleamento

e

de

extremidade

oxiacetilênica. (C) lateralidade, de topo oxiacetilênica e por resistência. (D)

transpasse

com

barras

justapostas,

de

topo

por

caldeamento e de topo por eletrodo revestido. (E) arranque, espectrofotometria e de ponta com eletrodo revestido. De acordo com a NBR 6118, as emendas por solda podem ser: - de topo, por caldeamento, para bitola não menor que 10 mm; - de topo, com eletrodo, para bitola não menor que 20 mm; - por traspasse com pelo menos dois cordões de solda longitudinais, cada um deles com comprimento não inferior a 5 Ø, afastados no mínimo 5 Ø; - com outras barras justapostas (cobrejuntas), com cordões de solda longitudinais, fazendo-se coincidir o eixo baricêntrico do conjunto com o eixo longitudinal das barras emendadas, devendo cada cordão ter comprimento de pelo menos 5 Ø.

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Voltando à figura da questão:

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Verificamos que o item I refere-se a emenda por transpasse, o item II a emenda de topo por caldeamento e o item III é a emenda de topo com eletrodo. Gabarito: D

9)

(73 – TCE-AM/2012 – FCC) Para o projeto de estruturas

de aço, o espaçamento máximo entre parafusos que ligam uma chapa a um perfil, ou a outra chapa, em contato contínuo, em elementos pintados ou não, sujeitos à corrosão, não pode exceder 24 vezes a espessura da parte ligada menos espessa, nem ultrapassar, em mm, a distância de (A) 500 (B) 450 (C) 400 (D) 350 (E) 300 De acordo com a NBR 8800, o espaçamento máximo entre parafusos que ligam uma chapa a um perfil, ou a outra chapa, em contato contínuo, deve ser determinado como a seguir: - em elementos pintados ou não sujeitos a corrosão, o espaçamento não pode exceder 24 vezes a espessura da parte ligada menor espessa, nem 300 mm; - em elementos sujeitos a corrosão atmosférica, executados com aços resistentes à corrosão, não pintados, o espaçamento não

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 pode exceder 14 vezes a espessura da parte ligada menos espessa, nem 180 mm. Gabarito: E

10) (82 – TCE-PR/2011 – FCC) Uma viga de concreto armado será implantada em uma edificação. Para a confecção da armadura foi consultado o projeto executivo, que entre outras informações possui a tabela resumo do aço a ser utilizado. No projeto, o aço é quantificado separadamente para cada diâmetro, e a tabela resumo auxilia na determinação, em peso, da quantidade total de aço a ser comprada. Em uma viga, será utilizado Aço CA-25 nas bitolas de 12,5 mm e 6,3 mm. Para o aço com diâmetro de 6,3 mm, serão necessários 54 m, e para o aço de 12,5 mm de diâmetro o comprimento necessário é de 26,5 m. A massa específica do aço é de, aproximadamente, 7850 kg/m3. É correto afirmar que a massa do aço de 12,5 mm é (A) superior ao dobro da massa do aço de 6,3 mm. (B) inferior à metade da massa do aço de 6,3 mm. (C) igual ao dobro da massa do aço de 6,3 mm. (D) à metade da massa do aço de 6,3 mm. (E) inferior ao dobro da massa do aço de 6,3 mm. - Volume do aço de 12,5 mm por m = 26,5.{[3,14 x (12,5.10-3)2]/4} - Volume do aço de 6,3 mm por m = 54.{[3,14 x (6,3.10-3)2]/4} Dividindo-se um pelo outro, teremos:

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 [26,5.(12,5.10-3)2]/[54.(6,3.10-3)2] = [26,5.(12,5)2]/[54.(6,3)2] = 1,93 < 2 Gabarito: E

11) (64 – TCE-SE/2011 – FCC) O aço MR250 utilizado no Brasil em perfis laminados para uso estrutural é caracterizado por possuir limite de escoamento do aço à tensão normal (fy) e resistência à ruptura do aço à tração (fu), respectivamente, em MPa, de (A) 200 e 350 (B) 250 e 400 (C) 250 e 650 (D) 350 e 485 (E) 415 e 520 A norma 8800 traz a tabela a seguir sobre os aços estruturais especificados na NBR 7007:

Gabarito: B

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12) (62 – TCM-CE/2010 – FCC) Considere o perfil metálico composto por chapas soldadas, com medidas em centímetros, como mostrado na figura abaixo.

A área, em cm2, e o momento de inércia, em cm4, em relação ao eixo baricêntrico x, como usualmente considerado, ou seja, na direção horizontal, são, respectivamente, (A) 18 e 38 (B) 18 e 76 (C) 18 e 152 (D) 20 e 116 (E) 22 e 190 Cálculo da área: 2.6 + 3.2 = 18 cm2 Momento de inércia: - 2 Retângulos verticais: (b = 1 cm e h = 6 cm) Ix = (b.h3)/12 = 18 cm4 Prof. Marcus V. Campiteli

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 - Retângulo horizontal: (b = 3 cm e h = 2 cm) Ix = (b.h3)/12 = 2 cm4 - Ix = 2.18 + 2 = 38 cm4 Gabarito: A

13) (63 – TCM-CE/2010 – FCC) Considere a ligação de duas chapas com espessura de 20 mm e largura de 200 mm, emendadas por transpasse com 9 parafusos de diâmetro Ø 22 mm, sujeitas a esforço axial de tração, como representada na figura abaixo.

A área líquida para o dimensionamento da ligação que resiste aos esforços de tração, em cm2, é (A) 74,1 (B) 49,4 (C) 40,0 (D) 26,8 (E) 24,7

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Conforme ensina Pfeil (2012), o furo-padrão para parafusos comuns deverá ter uma folga de 1,5 mm em relação ao diâmetro nominal do parafuso. O processo mais econômico de furar é o puncionamento no diâmetro definitivo, o que pode ser feito para espessura t de chapa até o diâmetro nominal do conector, mais 3 mm. No presente caso, t = 20 mm < (22 mm + 3 mm) (ok) Para chapas mais grossas, os furos deverão ser abertos com broca ou por punção inicial com diâmetro pelo menos 3 mm inferior ao definitivo e, posteriormente, alargado com broca. Como o corte do furo por punção danifica uma parte do material da chapa, considera-se, para efeito de cálculo da seção líquida da chapa furada, um diâmetro fictício igual ao diâmetro do furo (d + 1,5 mm) acrescido de 2 mm = d + 3,5 mm. Área Líquida: (20 – 3 x (2,2 + 0,35)) x 2 = 24,7 cm2 Gabarito: E

14) (39 - TRE-PB/2007 – FCC) Considere duas chapas de aço com espessura de 10 mm e largura 300 mm, submetidas à tração, emendadas por traspasse com 8 parafusos Ø20 mm, conforme ilustrado na figura abaixo.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3

A área líquida efetiva utilizada no dimensionamento e na verificação da segurança dessa ligação é, em cm2, (A) 30,0 (B) 22,0 (C) 20,6 (D) 14,0 (E) 11,2 Área Líquida: (30 – 4 x (2 + 0,35)) x 1 = 20,6 cm2 Gabarito: C

15) (38 – MPE-SE/2009 – FCC) O coeficiente de dilatação do aço utilizado em armaduras de concreto armado, considerando intervalos de temperatura entre −20 °C e 100 °C, segundo a NBR 6118:2003 − Projeto de estruturas de concreto, é Prof. Marcus V. Campiteli

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (A) 10−3 °C−1. (B) 10−4 °C−1. (C) 10−5 °C−1. (D) 10−6 °C−1. (E) 10−7 °C−1. De acordo com a NBR 6118, o valor 10-5/°C pode ser considerado para o coeficiente de dilatação térmica do aço, para intervalos de temperatura entre – 20°C e 150°C. Gabarito: C

16) (48 – MPE-SE/2009 – FCC) Se uma barra de aço com comprimento de 20 cm alonga-se 2 mm quando sofre um aumento de temperatura de 50 ºC, então o coeficiente de dilatação térmica do material da barra é (A) 8 × 10−5 °C−1. (B) 6 × 10−5 °C−1. (C) 4 × 10−5 °C−1. (D) 3 × 10−5 °C−1. (E) 2 × 10−5 °C−1. ∆L = ρ.L.∆T → 2 mm = ρ. 200 mm . 50°C → ρ = 2 x 10-5/°C Gabarito: E

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 17) (50 - MPE-SE/2009 – FCC) A ligação da figura está unida por um parafuso com diâmetro de 20 mm e submetida a uma força de tração P = 31,42 kN.

Nessas condições, a tensão de cisalhamento no parafuso é (A) 500 MPa. (B) 100 MPa. (C) 50 MPa. (D) 10 MPa. (E) 5 MPa. ζ = P/2A → ζ = 31,42/[2.(3,142.(20.10-3)2)/4] ζ = 31,42/[(2.3,142.400.10-6)/4] = 5.104 kN/m2 = 50 MPa Gabarito: C

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 18) (57 – MPE-SE/2009 – FCC) Segundo a NBR 6118:2003 – Projeto de Estruturas de concreto, o cobrimento mínimo de concreto das barras de armaduras das lajes maciças de concreto aparente no interior de edifícios é (A) 1,0 cm. (B) 2,0 cm. (C) 2,5 cm. (D) 3,0 cm. (E) 4,0 cm. Pessoal, esta questão recapitula a aula anterior, de concreto. A norma específica que prevê as condições mínimas de proteção à agressividade do ambiente é a NBR 6118/2007, que traz uma tabela com o grau de agressividade de acordo com o ambiente em que se constrói a estrutura de concreto armado.

Portanto, a classe de agressividade seria Fraca, pois se trata de ambiente interno de obras urbana.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 A

partir

da

agressividade

do

ambiente,

estabelece-se

o

cobrimento mínimo das armaduras, conforme tabela seguinte, da NBR 6118/2007:

Pela tabela, temos o cobrimento mínimo de 20 mm = 2 cm.

Gabarito: B

19) (58 – MPE-SE/2009 – FCC) A resistência de aderência de cálculo entre a armadura e o concreto na ancoragem de armaduras passivas é obtida pela expressão fbd = η1 × η2 × η3 × fctd. Segundo a NBR 6118:2003 – Projeto de Estruturas de Concreto, o valor de η1 para barras nervuradas é (A) 2,25. (B) 2,00. (C) 1,50. (D) 1,40.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (E) 1,00.

Outra questão que recapitula a aula anterior, de concreto armado. A aderência entre o aço e o concreto se dá por adesão, atrito e do tipo mecânica. Na aderência por adesão existe uma ação de colagem entre o aço e a nata de cimento decorrente de forças capilares ou de adesão. Uma vez rompida a adesão aparece uma resistência de atrito entre o aço e o concreto, desde que existam pressões transversais às armaduras. E a aderência mecânica surge através de engrenamento mecânico do tipo encaixe entre a superfície da armadura e o concreto, formando-se consolos de concreto que são solicitados ao corte antes que a barra de aço possa deslizar no concreto. Segundo Leonhardt (1977), a resistência ao corte é o tipo de ligação mais elevado do aço. Obtém-se este tipo de ligação através de nervuras laminadas (aços nervurados).

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Pela NBR 6118, a conformação superficial é medida pelo coeficiente

η1,

cujo

valor

está

relacionado

ao

coeficiente

de

conformação superficial ηb, como estabelecido na tabela a seguir:

A resistência de aderência de cálculo entre armadura e concreto na ancoragem de armaduras passivas deve ser obtida pela seguinte expressão:

Onde:

η1 = 1,0 para barras lisas η1 = 1,4 para barras entalhadas η1 = 2,25 para barras nervuradas η2 = 1,0 para situações de boa aderência η2 = 0,7 para situações de má aderência η3 = 1,0 para Ø < 32 mm η3 = (132 – Ø)/100, para Ø ≥ 32 mm Ø é o diâmetro da barra, em milímetros. Gabarito: A

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 20) (59 – MPE-SE/2009 – FCC) Segundo a NBR 6118:2003 − Projeto de Estruturas de concreto, devem ser majoradas as ações em pilares com dimensões inferiores a 19 cm pelo coeficiente de ajustamento γn devido (A) ao aumento da resistência ao fogo, explosões e impacto. (B) ao aumento da probabilidade de ocorrência de desvios relativos significativos na construção. (C) aos requisitos de uso e manutenção para garantir a vida útil da estrutura. (D) às incompatibilidades arquitetônicas e integração com os demais projetos de instalações. (E) ao lançamento e à vibração inadequados do concreto. Para as paredes estruturais com espessura inferior a 19 cm e não inferior a 12 cm, e para os pilares com menor dimensão inferior a 19 cm, o coeficiente Ɣf deve ser majorado pelo coeficiente de ajustamento Ɣn. Essa correção se deve ao aumento da probabilidade de ocorrência de desvios relativos e falhas na construção. Gabarito: B

21) (64

–

TCE-GO/2009

–

FCC)

O

aço

das

estruturas

metálicas é uma liga formada basicamente dos elementos ferro (Fe) e carbono (C). Sobre a adição de carbono é correto afirmar que o (A) teor máximo de carbono é de 17%.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 O aço é uma liga de ferro e carbono com outros elementos adicionais como o silício, manganês, fósforo, enxofre etc. O teor de carbono varia de 0% a 1,7%. Gabarito: Errada (B) carbono aumenta a resistência do aço, porém, o torna mais dúctil. O carbono aumenta a resistência do aço, porém o torna mais duro e frágil. Gabarito: Errada (C) carbono diminui a resistência do aço, porém, o torna mais duro e quebradiço. O carbono aumenta a resistência do aço, porém o torna mais duro e frágil. Gabarito: Errada (D) aumento do teor de carbono facilita as aplicações de soldagem. Os aços com baixo teor de carbono têm menor resistência à tração, porém são mais dúcteis. Por isso, em estruturas usuais de aço, utilizam-se teores de carbono baixos ou moderados, os quais podem ser soldados sem precauções especiais. Logo, o aumento do teor de carbono dificulta as aplicações de soldagem. Gabarito: Errada (E) aumento do teor de carbono produz redução da ductilidade do aço.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 A ductilidade é a capacidade do material se deformar sob a ação de cargas e a fragilidade é o oposto da ductilidade. Os aços com baixo teor de carbono têm menor resistência à tração, porém são mais dúcteis. Logo, o aumento no teor de carbono reduz a ductilidade do aço. Gabarito: Correta

Gabarito: E

22) (65 – TCE-GO/2009 – FCC) Considere as figuras a seguir.

I. ruptura por rasgamento da chapa entre o furo e a borda ou entre dois furos consecutivos. II. ruptura por tração da chapa na seção transversal líquida. III. ruptura por corte do fuste do conector. IV. ruptura por esmagamento da chapa na superfície de apoio do fuste do conector. As modalidades de rupturas A, B, C e D correspondem, respectivamente, a

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (A) I, III, IV e II. (B) II, IV, III e I. (C) III, II, I e IV. (D) III, IV, I e II. (E) IV, III, II e I. De acordo com Pfeil (2012), as modalidades de ruptura das ligações com conectores são: A – ruptura por corte do fuste do conector; B – ruptura por ovalização do furo por plastificação local da chapa na superfície de apoio do fuste do conector; C – ruptura por rasgamento da chapa entre o furo e a borda ou entre dois furos consecutivos; D – ruptura por tração da chapa na seção transversal líquida. Gabarito: D

23) (34 - TRE-PB/2007 – FCC) Considere a figura abaixo.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 Pfeil (2012) apresenta a seguinte simbologia de solda:

Na interpretação da figura, pode-se dizer que representa solda (A) de campo. De acordo com a simbologia, a solda é de acabamento plano, de oficina. A figura abaixo representa uma solda de campo.

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Gabarito: Errada (B) de tipo bisel e comprimento de 5 mm. O comprimento é de 50 mm, conforme a simbologia. Gabarito: Errada

(C) de filete e comprimento de 50 mm. Exato, o triângulo representa solda de filete e o comprimento é de 50 mm. Gabarito: Correta (D) onde os números 1, 2, 3 e 4 são as dimensões do lado do. Os números representam as faces 1-3 e 2-4. Gabarito: Errada

(E) de entalhe dos dois lados com chanfro em bisel a 45° De acordo com a simbologia apresentada por Pfeil (2012), o entalhe de dois lados com chanfro em bisel a 45º representa-se pela seguinte figura:

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Gabarito: Errada

Gabarito: C

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8 – QUESTÕES APRESENTADAS NESTA AULA 1)

(42 – Analista Legislativo-SP/2010 – FCC) Uma barra de

aço com 20 cm2 de área da seção transversal e comprimento de 2 m, submetida a uma carga axial de tração de 30 kN, apresenta um alongamento de 0,15 mm. O módulo de elasticidade do material, em GPa, é (A) 100 (B) 200 (C) 250 (D) 350 (E) 450 2)

(75 – TCE-AM/2012 – FCC) Após a aplicação de uma

carga axial de tração de 60 kN em uma barra de aço, com módulo de elasticidade longitudinal de 200 GPa, comprimento de

1,0

m

e

área

da

seção

transversal

de

10

cm2,

o

alongamento produzido na barra, em mm, é (A) 0,003 (B) 0,030 (C) 0,300 (D) 3,000 (E) 30,00

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 3)

(47 – MPE-SE/2009 – FCC) Considere a ilustração a

seguir.

Se a uma barra de aço, cujo comportamento estrutural é ilustrado no gráfico tensão-deformação, com comprimento de 1 m e área da seção transversal de 10 cm2, for tracionada por uma força axial de 20 kN, o seu alongamento será (A) 10,0 mm. (B) 1,0 mm. (C) 0,1 mm. (D) 0,01 mm. (E) 0,001 mm.

4)

(43 – Analista Legislativo-SP/2010 – FCC) Sobre o

diagrama tensão × deformação dos aços estruturais, é correto afirmar: (A)

Na

região

plástica,

as

tensões

são

diretamente

proporcionais às deformações. (B) O escoamento é a fase inicial do ensaio de tração do aço.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (C)

Durante

a

fase

de

escoamento,

não

se

verificam

deformações significativas no aço. (D) Existem basicamente as regiões elástica e plástica. (E) Encruamento é a perda de resistência do aço após o escoamento.

5)

(37 – MPE-SE/2009 – FCC) Em regime elástico, a

propriedade

do

aço

de

absorver

energia

mecânica

é

denominada (A) plasticidade. (B) resiliência. (C) fluência. (D) ductilidade. (E) elasticidade.

6)

(24

–

Sergipe

Gás/2010

–

FCC)

Sobre

estruturas

metálicas, considere: I. Apesar da densidade do aço ser muito maior do que a densidade medida do concreto armado, o aço também é bem mais resistente, possibilitando que estruturas mais resistentes e leves sejam construídas. II. O aço é muito resistente à compressão e à tração, diferentemente do concreto, que é muito mais resistente à compressão, apenas.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 III. Em estruturas mistas de aço e concreto armado, os coeficientes de dilatação térmica das peças expostas de aço precisam ser levados em consideração, pois podem causar ações e cargas diferenciais. Está correto o que se afirma em (A) I, II e III. (B) I e II, somente. (C) I e III, somente. (D) II e III, somente. (E) I, somente.

7)

(47 – Sergipe Gás/2010 – FCC) Considere a figura.

Os elementos assinalados por I, II e III, representam, respectivamente, (A) poça de fusão, metal de adição e penetração. (B) cordão de solda, dispositivo de ignição e reentrância.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (C) material de cobertura, espectro de solda e altura do cordão. (D) material de adição, máquina de solda e curso do eletrodo. (E) carepa, fluxo de solda e extensão da solda.

8)

(48 – Sergipe Gás/2010 – FCC) Considere as emendas

executadas em vergalhões na execução de armaduras em obras civis.

As situações I, II e III, são, respectivamente, os tipos de emendas por (A) arco submerso, soldatopo por pressão e de topo por indução. (B)

sobreposição,

boleamento

e

de

extremidade

oxiacetilênica. (C) lateralidade, de topo oxiacetilênica e por resistência. (D)

transpasse

com

barras

justapostas,

de

topo

por

caldeamento e de topo por eletrodo revestido.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (E) arranque, espectrofotometria e de ponta com eletrodo revestido.

9)

(73 – TCE-AM/2012 – FCC) Para o projeto de estruturas

de aço, o espaçamento máximo entre parafusos que ligam uma chapa a um perfil, ou a outra chapa, em contato contínuo, em elementos pintados ou não, sujeitos à corrosão, não pode exceder 24 vezes a espessura da parte ligada menos espessa, nem ultrapassar, em mm, a distância de (A) 500 (B) 450 (C) 400 (D) 350 (E) 300

10) (82 – TCE-PR/2011 – FCC) Uma viga de concreto armado será implantada em uma edificação. Para a confecção da armadura foi consultado o projeto executivo, que entre outras informações possui a tabela resumo do aço a ser utilizado. No projeto, o aço é quantificado separadamente para cada diâmetro, e a tabela resumo auxilia na determinação, em peso, da quantidade total de aço a ser comprada. Em uma viga, será utilizado Aço CA-25 nas bitolas de 12,5 mm e 6,3 mm. Para o aço com diâmetro de 6,3 mm, serão necessários 54 m, e para o aço de 12,5 mm de diâmetro o comprimento necessário é de 26,5 m. A massa específica do aço é de,

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 aproximadamente, 7850 kg/m3. É correto afirmar que a massa do aço de 12,5 mm é (A) superior ao dobro da massa do aço de 6,3 mm. (B) inferior à metade da massa do aço de 6,3 mm. (C) igual ao dobro da massa do aço de 6,3 mm. (D) à metade da massa do aço de 6,3 mm. (E) inferior ao dobro da massa do aço de 6,3 mm.

11) (64 – TCE-SE/2011 – FCC) O aço MR250 utilizado no Brasil em perfis laminados para uso estrutural é caracterizado por possuir limite de escoamento do aço à tensão normal (fy) e resistência à ruptura do aço à tração (fu), respectivamente, em MPa, de (A) 200 e 350 (B) 250 e 400 (C) 250 e 650 (D) 350 e 485 (E) 415 e 520

12) (62 – TCM-CE/2010 – FCC) Considere o perfil metálico composto por chapas soldadas, com medidas em centímetros, como mostrado na figura abaixo.

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A área, em cm2, e o momento de inércia, em cm4, em relação ao eixo baricêntrico x, como usualmente considerado, ou seja, na direção horizontal, são, respectivamente, (A) 18 e 38 (B) 18 e 76 (C) 18 e 152 (D) 20 e 116 (E) 22 e 190

13) (63 – TCM-CE/2010 – FCC) Considere a ligação de duas chapas com espessura de 20 mm e largura de 200 mm, emendadas por transpasse com 9 parafusos de diâmetro Ø 22 mm, sujeitas a esforço axial de tração, como representada na figura abaixo.

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A área líquida para o dimensionamento da ligação que resiste aos esforços de tração, em cm2, é (A) 74,1 (B) 49,4 (C) 40,0 (D) 26,8 (E) 24,7

14) (39 - TRE-PB/2007 – FCC) Considere duas chapas de aço com espessura de 10 mm e largura 300 mm, submetidas à tração, emendadas por traspasse com 8 parafusos Ø20 mm, conforme ilustrado na figura abaixo.

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A área líquida efetiva utilizada no dimensionamento e na verificação da segurança dessa ligação é, em cm2, (A) 30,0 (B) 22,0 (C) 20,6 (D) 14,0 (E) 11,2

15) (38 – MPE-SE/2009 – FCC) O coeficiente de dilatação do aço utilizado em armaduras de concreto armado, considerando intervalos de temperatura entre −20 °C e 100 °C, segundo a NBR 6118:2003 − Projeto de estruturas de concreto, é (A) 10−3 °C−1. (B) 10−4 °C−1. Prof. Marcus V. Campiteli

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (C) 10−5 °C−1. (D) 10−6 °C−1. (E) 10−7 °C−1.

16) (48 – MPE-SE/2009 – FCC) Se uma barra de aço com comprimento de 20 cm alonga-se 2 mm quando sofre um aumento de temperatura de 50 ºC, então o coeficiente de dilatação térmica do material da barra é (A) 8 × 10−5 °C−1. (B) 6 × 10−5 °C−1. (C) 4 × 10−5 °C−1. (D) 3 × 10−5 °C−1. (E) 2 × 10−5 °C−1.

17) (50 - MPE-SE/2009 – FCC) A ligação da figura está unida por um parafuso com diâmetro de 20 mm e submetida a uma força de tração P = 31,42 kN.

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Nessas condições, a tensão de cisalhamento no parafuso é (A) 500 MPa. (B) 100 MPa. (C) 50 MPa. (D) 10 MPa. (E) 5 MPa.

18) (57 – MPE-SE/2009 – FCC) Segundo a NBR 6118:2003 – Projeto de Estruturas de concreto, o cobrimento mínimo de concreto das barras de armaduras das lajes maciças de concreto aparente no interior de edifícios é (A) 1,0 cm. (B) 2,0 cm. (C) 2,5 cm.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (D) 3,0 cm. (E) 4,0 cm.

19) (58 – MPE-SE/2009 – FCC) A resistência de aderência de cálculo entre a armadura e o concreto na ancoragem de armaduras passivas é obtida pela expressão fbd = η1 × η2 × η3 × fctd. Segundo a NBR 6118:2003 – Projeto de Estruturas de Concreto, o valor de η1 para barras nervuradas é (A) 2,25. (B) 2,00. (C) 1,50. (D) 1,40. (E) 1,00.

20) (59 – MPE-SE/2009 – FCC) Segundo a NBR 6118:2003 − Projeto de Estruturas de concreto, devem ser majoradas as ações em pilares com dimensões inferiores a 19 cm pelo coeficiente de ajustamento γn devido (A) ao aumento da resistência ao fogo, explosões e impacto. (B) ao aumento da probabilidade de ocorrência de desvios relativos significativos na construção. (C) aos requisitos de uso e manutenção para garantir a vida útil da estrutura.

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Engenharia Civil – CEF 2013 Teoria e Questões Prof. Marcus V. Campiteli – Aula 3 (D) às incompatibilidades arquitetônicas e integração com os demais projetos de instalações. (E) ao lançamento e à vibração inadequados do concreto.

21) (64

–

TCE-GO/2009

–

FCC)

O

aço

das

estruturas

metálicas é uma liga formada basicamente dos elementos ferro (Fe) e carbono (C). Sobre a adição de carbono é correto afirmar que o (A) teor máximo de carbono é de 17%. (B) carbono aumenta a resistência do aço, porém, o torna mais dúctil. (C) carbono diminui a resistência do aço, porém, o torna mais duro e quebradiço. (D) aumento do teor de carbono facilita as aplicações de soldagem. (E) aumento do teor de carbono produz redução da ductilidade do aço.

22) (65 – TCE-GO/2009 – FCC) Considere as figuras a seguir.

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I. ruptura por rasgamento da chapa entre o furo e a borda ou entre dois furos consecutivos. II. ruptura por tração da chapa na seção transversal líquida. III. ruptura por corte do fuste do conector. IV. ruptura por esmagamento da chapa na superfície de apoio do fuste do conector. As modalidades de rupturas A, B, C e D correspondem, respectivamente, a (A) I, III, IV e II. (B) II, IV, III e I. (C) III, II, I e IV. (D) III, IV, I e II. (E) IV, III, II e I.

23) (34 - TRE-PB/2007 – FCC) Considere a figura abaixo.

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Na interpretação da figura, pode-se dizer que representa solda (A) de campo. (B) de tipo bisel e comprimento de 5 mm. (C) de filete e comprimento de 50 mm. (D) onde os números 1, 2, 3 e 4 são as dimensões do lado do. (E) de entalhe dos dois lados com chanfro em bisel a 45°

9 - GABARITO

1) B

7) A

13) E

19) A

2) C

8) D

14) C

20) B

3) C

9) E

15) C

21) E

4) D

10) E

16) E

22) D

5) B

11) B

17) C

23) C

6) A

12) A

18) B

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10 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: -

Associação

6118/2007

Brasileira –

de

Projeto

Normas de

Técnicas

Estruturas

–

de

ABNT.

NBR

Concreto

-

Procedimento. -

Associação

Brasileira

de

Normas

Técnicas

–

ABNT.

NBR

8800/2008 – Projeto e Execução de Estruturas de Aço em Edifícios. - Brasil. Secretaria de Estado da Administração e Patrimônio – SEAP. Manual de Obras Públicas – Edificações – Práticas SEAP. - Instituto Brasileiro de Siderurgia. Ligações em estruturas metálicas. Rio de Janeiro: IBS/CBCA, 2004. - Estruturas Metálicas. Notas de aula do Professor Glauco José de Oliveira

Rodrigues,

disponível

em

.

- Pfeil, Walter e Pfeil, Michèle. Estruturas de Aço. Rio de Janeiro. LTC, 2012. - Yazigi, Walid. Técnica de Edificar. São Paulo. Pini: 2009.

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