Projeto estrutural e Estados limite

As normas afirmam que o objetivo do projeto é atingir uma probabilidade aceitável de que a estrutura terá um desempenho satisfatório durante sua vida. Deve transportar as cargas com segurança, não se deformar excessivamente e ter durabilidade e resistência adequadas aos efeitos do mau uso e do fogo. As normas reconhecem que nenhuma estrutura pode ser completamente segura e que só é possível reduzir a probabilidade de falha a um nível aceitável baixo.

O método recomendado nas normas é o projeto do estado limite, onde são levados em consideração a teoria, o experimento e a experiência. Os cálculos por si só não são suficientes para produzir uma estrutura segura, utilizável e durável. A seleção correta de materiais, o controle de qualidade e a supervisão da construção são igualmente importantes.

Critérios para um projeto seguro - estados limites

Os critérios para um projeto seguro são que a estrutura não deve se tornar imprópria para uso, ou seja, não deve atingir um estado limite durante sua vida útil. Isso é conseguido, em particular, projetando a estrutura para garantir que ela não alcance estes limites.

1. O estado limite último - toda a estrutura ou seus elementos não devem entrar em colapso, tombar ou entortar quando submetidos às cargas de projeto.

2. Estado limite de Serviço - a estrutura não deve se tornar inadequada para uso devido a deflexão excessiva, rachaduras ou vibração.

A estrutura também deve ser durável, ou seja, não deve se deteriorar ou ser danificada excessivamente pela ação de substâncias que entrem em contato com ela. O código dá ênfase especial à durabilidade.

Para estruturas de concreto armado, a prática normal é projetar para o estado limite de serviço, verificar a capacidade de manutenção e tomar todas as precauções necessárias para garantir a durabilidade.

Estado Limite Último:

(a) Força

A estrutura deve ser projetada para suportar a combinação mais severa de cargas às quais está sujeita. As seções dos elementos devem ser capazes de resistir às cargas axiais, cortes e momentos derivados da análise.

O projeto é feito para cargas finais e resistências de projeto de materiais com fatores de segurança aplicados às cargas e resistências dos materiais. Isso permite que incertezas na estimativa das cargas e no desempenho dos materiais sejam avaliados separadamente.

A resistência da seção é determinada usando análise plástica com base nas curvas tensão x deformação do projeto de curto prazo para concreto e aço de reforço.

(b) Estabilidade

O layout deve fornecer uma estrutura estável e robusta. O engenheiro responsável pela estabilidade geral deve garantir a compatibilidade do projeto e os detalhes das peças e componentes.

A estabilidade geral de uma estrutura é fornecida por estruturas de cisalhamento, poços de elevação, escadas e ação de estrutura rígida ou uma combinação desses meios. A estrutura deve ser tal que transmita todas as cargas, impostas e ventos, com segurança às fundações.

(c) Robustez

As normas estabelecem que o planejamento e o projeto devem ser tais que danos a uma pequena área ou falha de um único elemento não devem causar o colapso de uma parte importante de uma estrutura. Isso significa que o projeto deve ser resistente ao colapso progressivo. As normas especificam que esse tipo de falha pode ser evitado tomando as seguintes precauções.

1. A estrutura deve ser capaz de resistir às cargas horizontais aplicadas ao nível do telhado e a cada nível do piso.

2. Todas as estruturas devem ser fornecidas com amarras horizontais eficazes. Esses são

(a) Estribos periféricos

(b) Estribos internos

(c) Amarrações horizontais à coluna e paredes

3. Para edifícios de cinco ou mais andares, os elementos-chave devem ser identificados, cuja falha causaria mais do que uma quantidade limitada de danos. 4. Para edifícios de cinco ou mais andares, deve ser possível remover qualquer elemento de suporte de carga vertical, exceto um elemento chave, sem causar mais do que uma quantidade limitada de danos. Este requisito é geralmente alcançado pela inclusão de amarrações verticais além das outras disposições mencionadas acima.

Os principais estados limites de utilização são os seguintes:

(a) Deflexão

A deformação da estrutura não deve afetar adversamente sua eficiência ou aparência. As deflexões podem ser calculadas, mas, em casos normais, as relações entre amplitude e profundidade efetiva podem ser usadas para verificar a conformidade com os requisitos.

(b) Rachadura

As rachaduras devem ser mantidas dentro de limites de acordo com as normas, ​​por meio do detalhamento correto. As larguras das fissuras podem ser calculadas, mas, em casos normais, as fissuras podem ser controladas seguindo as regras de detalhamento no que diz respeito ao espaçamento das barras nas zonas onde o concreto está sob tensão.

Ao analisar uma seção para os estados limites de serviço, o comportamento é avaliado assumindo uma relação elástica linear para as tensões do aço e do concreto. A tolerância é feita para o efeito de enrijecimento do concreto na zona de tensão e para fluência e retração.