Boletim técnico

Boletim técnico

(Parte 1 de 8)

Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações

Péricles Brasiliense Fusco

Carlito Calil Junior Pedro Afonso de Oliveira Almeida

São Paulo - 1996

Fusco, Péricles Brasiliense

Norma de Projeto de Estruturas de Madeira/ P.B.F, C.C.J, P.A.O.A.--São Paulo:EPUSP, 1996.

xxp.--(Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP. Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações, BT/PEF/9602)

1. Estruturas de madeira I.

1 Introdução

Este boletim técnico apresenta o corpo principal de um projeto de norma elaborado por um grupo de pesquisa formado por docentes da Escola Politécnica e da Escola de Engenharia de São Carlos, ambas da Universidade de São Paulo, ao abrigo de um Projeto Temático patrocinado pela FAPESP-Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo.

A transição da antiga versão da NBR 7190 para a que agora se apresenta traz profundas alterações nos conceitos relativos ao projeto de estruturas de madeira.

De uma norma determinista de tensões admissíveis passa-se a uma norma probabilista de estados limites. O projeto de estruturas de madeira passa a seguir os mesmos caminhos que os trilhados pelo projeto de estruturas de concreto e de aço.

As vantagens da nova formulação dos conceitos de segurança são inúmeros e inegáveis. O dimensionamento em regime de ruptura permite a racionalização da segurança das estruturas.

Todavia, a absorção dos novos conceitos demandará algum esforço por parte dos usuários da nova norma.

Tendo em vista este aspecto da transição, procurou-se dar à nova norma uma redação que facilite a sua aplicação.

1 Professor Titular da Escola Politécnica da USP 2 Professor Titular da Escola de Engenharia de São Carlos da USP 3 Professor Doutor da Escola Politécnica da USP

Nesse mesmo sentido, além do corpo principal, foram elaborados seis anexos ao corpo da norma, publicados em outros boletins técnicos, que cuidam respectivamente do desenho das estruturas de madeira, dos métodos de ensaio para determinação de propriedades das madeiras, dos métodos de ensaio para determinação da resistência de ligações mecânicas das estruturas de madeira,das recomendações sobre a durabilidade da madeira, dos valores médios usuais de resistência e rigidez de algumas madeiras nativas e de florestamento, e da calibração dos coeficientes de segurança adotados nesta norma.

Na calibração dos coeficientes de segurança procurou-se fazer com que, para os esforços básicos de solicitações normais, em um primeiro estágio de aplicação, a nova norma conduza a resultados equivalentes aos que se obtinham com a antiga norma.

Quando este estágio tiver sido ultrapassado e o meio técnico nacional puder discutir objetivamente cada um dos valores adotados, em função da experiência adquirida com emprego da nova norma, será então possível proceder-se à otimização das condições de segurança no projeto de estruturas de madeira.

O objetivo global desta Norma é fixar as condições gerais que devem ser seguidas no projeto, na execução e no controle das estruturas correntes de madeira, tais como pontes, pontilhões, coberturas, pisos e cimbres. Além das regras desta Norma, devem ser obedecidas as de outras normas especiais e as exigências peculiares a cada caso particular.

1 Introdução 2 Generalidades 2.1 Projeto 2.2 Memorial justificativo 2.3 Desenhos 2.4 Plano de execução 2.5 Normas de referência 2.6 Notações 2.6.1 Letras romanas maiúsculas 2.6.2 Letras romanas minúsculas 2.6.3 Letras gregas minúsculas 2.6.4 Índices gerais 2.6.5 Índices formados por abreviações 2.6.6 Índices especiais 2.6.7 Simplificação 3 Hipóteses básicas de segurança 3.1 Requisitos básicos de segurança 3.1.1 Situações previstas de carregamento 3.1.2 Situações não previstas de carregamento 3.1.3 Aceitação da madeira para a execução da estrutura 3.2 Estados limites 3.2.1 Estados limites de uma estrutura 3.2.2 Estados limites últimos

3.2.3 Estados limites de utilização 4 Ações 4.1 Definições 4.1.1 Tipos de ações 4.1.2 Cargas acidentais 4.1.3 Combinações de ações 4.1.4 Classes de carregamento 4.2 Carregamentos 4.2.1 Carregamento normal 4.2.2 Carregamento especial 4.2.3 Carregamento excepcional 4.2.4 Carregamento de construção 4.3 Situações de projeto 4.3.1 Situações a considerar 4.3.2 Situações duradouras 4.3.3 Situações transitórias 4.3.4 Situações excepcionais 4.4 Valores representativos das ações 4.4.1 Valores característicos das ações variáveis 4.4.2 Valores característicos dos pesos próprios 4.4.3 Valores característicos de outras ações permanentes 4.4.4 Valores reduzidos de combinação 4.4.5 Valores reduzidos de utilização 4.4.6 Fatores de combinação e fatores de utilização 4.5 Ações nas estruturas de madeira

4.5.1 Ações usuais 4.5.2 Cargas permanentes 4.5.3 Cargas acidentais verticais 4.5.4 Impacto vertical 4.5.5 Impacto lateral 4.5.6 Força longitudinal 4.5.7 Força centrífuga 4.5.8 Vento 4.5.9 Carga no guarda-corpo 4.5.10 Carga no guarda-roda 4.6 Valores de cálculo das ações 4.6.1 Definição 4.6.2 Composição dos coeficientes de ponderação das ações 4.6.3 Estados limites de utilização 4.6.4 Estados limites últimos. Ações permanentes 4.6.5 Estados limites últimos. Ações variáveis 4.7 Combinações de ações em estados limites últimos 4.7.1 Combinações últimas normais 4.7.2 Combinações últimas especiais ou de construção 4.7.3 Combinações últimas excepcionais 4.8 Combinações de ações em estados limites de utilização 4.8.1 Combinações de longa duração 4.8.2 Combinações de média duração 4.8.3 Combinações de curta duração 4.8.4 Combinações de duração instantânea

5 Propriedades das madeiras 5.1 Propriedades a considerar 5.1.1 Generalidades 5.1.2 Densidade 5.1.3 Resistência 5.1.4 Rigidez 5.1.5 Umidade 5.2 Considerações de referência 5.2.1 Condição padrão de referência 5.2.2 Condições especiais de emprego 5.2.3 Classes de serviço 5.3 Caracterização das propriedades das madeiras 5.3.1 Caracterização completa da resistência da madeira 5.3.2 Caracterização mínima da resistência de espécies pouco conhecidas 5.3.3 Caracterização simplificada da resistência 5.3.4 Caracterização da rigidez da madeira 5.3.5 Classes de resistência

5.3.6 Caraceterização da madeira laminada colada, da madeira compensada e da madeira recomposta

5.4 Valores representativos 5.4.1 Valores médios 5.4.2 Valores característicos 5.4.3 Valores de cálculo 5.4.4 Coeficientes de modificação 5.4.5 Coeficientes de ponderação para estados limites últimos

5.4.6 Coeficientes de ponderação para estados limites de utilização 5.4.7 Estimativa da resistência característica 5.4.8 Investigação direta da resistência 5.4.9 Estimativa da rigidez 6 Dimensionamento. Estados limites últimos 6.1 Esforços atuantes em estados limites últimos 6.1.1 Critérios gerais

6.1.2 Carregamentos das construções correntes com duas cargas acidentais de naturezas diferentes

6.1.3 Combinações últimas nas construções correntes com duas cargas acidentais de naturezas diferentes

6.2 Esforços resistentes em estados limites últimos 6.2.1 Critérios gerais 6.2.2 Tração paralela às fibras 6.2.3 Tração normal às fibras 6.2.4 Compressão normal às fibras 6.2.5 Resistência de embutimento 6.2.6 Valores de cálculo 6.2.7 Resistências usuais de cálculo 6.2.8 Peças de seção circular 6.2.9 Resistência a tensões inclinadas em relação às fibras da madeira 6.3 Solicitações normais 6.3.1 Tração axial 6.3.2 Compressão axial de peças curtas 6.3.3 Flexão simples reta

6.3.4 Flexão simples oblíqua 6.3.5 Flexo-tração 6.3.6 Flexo-compressão 6.3.7 Peças comprimidas em seções oblíquas 6.3.8 Peças de seção circular 6.4 Solicitações tangenciais 6.4.1 Cisalhamento longitudinal em vigas 6.4.2 Cargas concentradas junto a apoios diretos 6.4.3 Vigas entalhadas 6.4.4 Torção 6.5 Estabilidade 6.5.1 Generalidades 6.5.2 Excentricidade acidental mínima 6.5.3 Compressão de peças curtas 6.5.4 Compressão de peças medianamente esbeltas 6.5.5 Compressão de peças esbeltas 6.5.6 Estabilidade lateral de vigas de seção retangular 6.6 Estabilidade global. Contraventamento 6.6.1 Generalidades 6.6.2 Contraventamento de peças comprimidas 6.6.3 Contraventamento do banzo comprimido das peças fletidas 6.6.4 Estabilidade global de elementos estruturais em paralelo 6.7 Peças compostas 6.7.1 Generalidades 6.7.2 Vigas compostas de seção T, I ou caixão ligadas por pregos

6.7.3 Vigas compostas com alma em treliça ou chapas de madeira compensada 6.7.4 Vigas compostas por lâminas de madeira colada 6.7.5 Vigas compostas de seção retangular ligadas por conectores metálicos 6.8 Estabilidade das peças compostas 6.8.1 Peças solidarizadas continuamente 6.8.2 Peças solidarizadas descontinuamente 7 Ligações 7.1 Generalidades 7.1.1 Ligações mecânicas 7.1.2 Ligacões excêntricas 7.1.3 Ligações com cola 7.1.4 Critério de dimensionamento 7.2 Resistência de embutimento da madeira 7.3 Ligações com pinos 7.3.1 Rigidez das ligações 7.3.2 Pré-furação das ligações pregadas 7.3.3 Pré-furação das ligações parafusadas 7.3.4 Resistência dos pinos 7.4 Ligações com cavilhas 7.4.1 Rigidez das ligações 7.4.2 Pré-furação das ligações com cavilhas 7.4.3 Resistência de uma cavilha 7.5 Ligações com conectores 7.5.1 Ligações com anéis metálicos 7.5.2 Dimensões padronizadas dos anéis metálicos

7.5.3 Resistência de um anel metálico 7.5.4 Ligações com chapas com dentes estampados 7.6 Espaçamentos 7.6.1 Espaçamentos em ligações com pinos (pregos com pré-furação, parafusos e cavilhas) 7.6.2 Espaçamentos em ligações com anéis metálicos

8 Estados limites de utilização 8.1 Critérios gerais 8.1.1 Estados limites a considerar 8.1.2 Critério de verificação da segurança 8.1.3 Construções correntes 8.1.4 Construções com materiais frágeis não estruturais 8.1.5 Construções especiais 8.1.6 Efeitos da umidade e da duração do carregamento 8.2 Estados limites de deformações 8.2.1 Deformações limites para as construções correntes 8.2.2 Deformações limites para as construções com materiais frágeis não estruturais 8.2.3 Deformações limites para construções especiais 8.3 Estados limites de vibrações 9 Disposições construtivas 9.1 Disposições gerais 9.2 Dimensões mínimas 9.2.1 Dimensões mínimas das seções transversais 9.2.2 Diâmetros mínimos de pinos ou cavilhas 9.2.3 Diâmetros mínimos das arruelas 9.2.4 Espessura mínima das chapas de aço 9.3 Esbeltez máxima 9.4 Ligações 9.4.1 Ligações com pinos ou cavilhas 9.4.2 Ligações na madeira laminada colada 9.5 Execução

9.5.1 Disposições gerais 9.5.2 Contra-flecha 9.6 Classificação das peças 9.7 Durabilidade da madeira

2 Generalidades

2.1 Projeto

As construções a serem executadas total ou parcialmente com madeira devem obedecer a projeto elaborado por profissionais legalmente habilitados.

O projeto é composto por memorial justificativo, desenhos e, quando há particularidades do projeto que interfiram na construção, por plano de execução.

Nos desenhos devem constar, de modo bem destacado, a identificação dos materiais a serem empregados.

2.2 Memorial justificativo

O memorial justificativo deve conter os seguintes elementos:

a)Descrição do arranjo global tridimensional da estrutura; b)Ações e condições de carregamento admitidas, incluídos os percursos de cargas móveis; c)Esquemas adotados na análise dos elementos estruturais e identificação de suas peças; d)Análise estrutural; e)Propriedades dos materiais; f)Dimensionamento e detalhamento esquemático das peças estruturais; g)Dimensionamento e detalhamento esquemático das emendas, uniões e ligações.

2.3 Desenhos

Os desenhos devem estar elaborados de acordo com o Anexo A desta Norma (Desenho de estruturas de madeira) e a NBR 5984 (Norma geral de desenho técnico).

Nos desenhos estruturais devem constar, de modo bem destacado, as classes de resistência das madeiras a serem empregadas.

As peças estruturais devem ter a mesma identificação nos desenhos e no memorial justificativo. Nos desenhos devem estar claramente indicadas as partes do memorial justificativo onde estão detalhadas as peças estruturais representadas.

2.4 Plano de execução

Do plano de execução, quando necessária a sua inclusão no projeto, devem constar, entre outros elementos, as particularidades referentes a:

a)Sequência de execução; b)Juntas de montagem.

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