dimensionamento de pilares mistos de aço e concreto

318 Pages·2012·10.9 MB·English

PAULO HENRIQUE LUBAS SILVA

DIMENSIONAMENTO DE PILARES MISTOS DE AÇO E CONCRETO

Dissertação apresentada à Escola

Politécnica da Universidade de São

Paulo como parte dos requisitos da

obtenção do título de Mestre em

Engenharia.

Área de concentração: Engenharia de

estruturas.

Orientador: Professor Doutor Valdir

Pignatta e Silva

São Paulo
2012

PAULO HENRIQUE LUBAS SILVA

DIMENSIONAMENTO DE PILARES MISTOS DE AÇO E CONCRETO

Dissertação apresentada à Escola
Politécnica da Universidade de São
Paulo como parte dos requisitos da
obtenção do título de Mestre em
Engenharia.

São Paulo
2012
Este exemplar foi revisado e alterado em relação à versão original, sob
responsabilidade única do autor e com a anuência de seu orientador.

São Paulo, de agosto de 2012.

Assinatura do autor ____________________________

Assinatura do orientador _______________________

FICHA CATALOGRÁFICA

Silva, Paulo Henrique Lubas
Dimensionamento de pilares mistos de aço e concreto /
P.H.L. Silva. -- ed.rev. -- São Paulo, 2012.
314 p.

Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica da Universidade
de São Paulo. Departamento de Engenharia de Estruturas e
Geotécnica.

1. Estruturas mistas 2. Pilares 3. Softwares 4. Dimensiona-
mento de estruturas 5. AISC 6. Eurocode I. Universidade de São
Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia de
Estruturas e Geotécnica II. t.
Aos meus pais Edson e
Aodenira, exemplos de fé e
amor.

AGRADECIMENTOS

A Deus, por estar sempre comigo.

Ao professor Valdir Pignatta e Silva, pela excelente orientação e paciência
dispensadas durante a elaboração deste trabalho e pela honrosa amizade.
Ao Departamento de Estruturas e Geotécnica da EPUSP e aos seus professores e
funcionários.
Aos meus pais, pelas orações, ao meu irmão Edson, que me inspirou a seguir a
árdua e maravilhosa carreira da engenharia e pelo seu incontável auxílio em São
Paulo, às minhas irmãs Ana e Lu, pelo carinho, aos meus queridos sobrinhos
Mariana e João Pedro e à minha cunhada Eliane, pelo apoio e amizade.
Ao primo Audes e sua esposa Taty, pela amizade, ao primo João Ricardo, pelas
aulas de linguagem de programação.
Aos amigos Alessandro e sua esposa Patrícia, Marcos e sua esposa Andrea, por me
receberem tão bem em suas casas. Ao Bruno e sua esposa Cibely, pelo apoio e
amizade, mesmo tão longes. Ao pastor Mario e sua esposa Nazir, pelas orações,
conselhos e carinho. E ao amigo Everton.
Aos Amigos Alessandro, Marcos e Willian, pelas valiosas horas de almoço com
discussões técnicas de engenharia que muito contribuíram para o meu crescimento.
À Planservi Engenharia, pelo incentivo aos estudos. À engenheira Roberta Leopoldo
(in memoriam), pelo exemplo de dedicação à engenharia, e ao engenheiro Claudio
Murakami, pelo incentivo ao aprimoramento profissional e pelo empenho em
compartilhar o conhecimento.
Ao engenheiro Francisco Paulo Graziano, pelo incentivo em seguir o mestrado e
conhecimento técnico repassado.

De coração, a todos os amigos que me incentivaram nesta etapa da vida, os quais
tiveram tanta paciência com a minha ausência.

LISTA DE SÍMBOLOS

A Área total da seção transversal.
A Área da seção transversal do perfil de aço.
a
A Área da seção transversal de concreto.
c
A Área da armadura longitudinal tracionada.
sl
A Área da seção transversal da armadura.
s
A Área de cada armadura longitudinal.
si
A Soma das áreas da armadura longitudinal na região entre a linha
sn
neutra e uma linha simétrica a ela.
A Área da armadura longitudinal na região 2h .
sni n
A Área total da armadura longitudinal.
sr
A Área da seção transversal do estribo.
sw
A Área do perfil que resiste à força cortante
v
C Coeficiente de equivalência de momentos na flexão composta.
m
C Fator redutor da contribuição do concreto na rigidez efetiva.
1
C Fator redutor da contribuição do concreto na rigidez efetiva,
3
considerando-se a área total da armadura longitudinal.
D Diâmetro do perfil circular de aço.
E Módulo de elasticidade do aço do perfil.
a
E Módulo de elasticidade do concreto.
c
E Módulo de elasticidade secante do concreto.
cm
E Módulo de elasticidade secante do concreto para o pilar fictício.
c, fic
E Módulo de elasticidade reduzido do concreto.
c,red
E Módulo de elasticidade inicial.
i
E Módulo de elasticidade do aço da armadura.
s
(E I) Rigidez efetiva à flexão.
e
(E A) Rigidez axial efetiva à compressão.
e
I Momento de inércia da seção do perfil de aço.
a
I Momento de inércia da seção de concreto.
c
I Momento de inércia da armadura.
s
I Momento de inércia da mesa comprimida em torno do eixo Y-Y
yc
I Momento de inércia da seção transversal em torno do eixo do eixo Y-Y.
y
J Parcela da matriz Jacobiana referente ao concreto.
c
J Parcela da matriz Jacobiana referente ao perfil de aço.
a
J Parcela da matriz Jacobiana referente à armadura longitudinal.
s
K Fator de correção.
c
K Fator de correção.
e
L Comprimento de flambagem do pilar misto.
e
M Momento de plastificação resistente de cálculo do perfil de aço.
pl,a,Rd
M Momento de plastificação resistente da seção transversal
p
M Momento de plastificação resistente de cálculo da seção transversal.
Rd,pl
M Capacidade resistente à flexão da seção transversal em relação ao
Rd,x
eixo X-X.
M Capacidade resistente à flexão da seção transversal em relação ao
Rd,y
eixo Y-Y.
M Momento fletor solicitante de cálculo.
Sd
M Momento fletor solicitante de cálculo em relação ao eixo X-X.
Sd,x
M Momento fletor solicitante de cálculo em relação ao eixo Y-Y.
Sd,y
M Momento solicitante de cálculo incluindo o acréscimo devido à não
Sdt,x
linearidade, em relação ao eixo X-X.
M Momento solicitante de cálculo incluindo o acréscimo devido à não
Sdt,y
linearidade, em relação ao eixo Y-Y.
M Momento fletor em X-X atuante na seção transversal no nó ‘i’
xi(z)
determinado a partir da posição ‘z’ da seção transversal.
M Momento fletor em Y-Y atuante na seção transversal no nó ‘i’
yi(z)
determinado a partir da posição ‘z’ da seção transversal.
M Momento fletor obtido pela consideração das tensões de plastificação
y
parcial da seção transversal.
N Força normal resistente de cálculo à compressão da seção transversal
c
de concreto.