Dimensionamento de Estruturas Metálicas pelo EC3/O Eurocódigo 3

O objectivo da cadeira sobre Estruturas Metálicas ministrada no Instituto Superior Técnico, consiste em fornecer os conhecimentos necessários para o dimensionamento e a verificação da segurança de estruturas assimiláveis a um conjunto de pórticos planos, nomeadamente os edifícios industriais correntes.

Procura-se proporcionar uma familiarização com a filosofia, os fundamentos e a aplicação das disposições do Eurocódigo 3 (EC3), o qual entrou recentemente (2008) em vigor no nosso país com o estatuto de Norma Europeia (EN).

Após um período "experimental", que durará até 2011-2012, a utilização da versão definitiva do EC3 será obrigatória em todos os países da União Europeia.

O EC3 é constituído pelos seguintes 6 (17) documentos:

Parte 1.1 - Regras gerais e regras para edifícios

Parte 1.2 - Segurança ao fogo

Parte 1.3 - Elementos e chapas enformados a frio

Parte 1.4 - Aços Inoxidáveis

Parte 1.5 - Estruturas laminares (Chapas)

Parte 1.6 - Cascas

Parte 1.7 - Estruturas planas carregadas transversalmente

Parte 1.8 - Ligações

Parte 1.9 - Fadiga

Parte 1.10 - Tenacidade

Parte 1.11 - Estruturas com elementos traccionados

Parte 1.12 - Aços de alta resistência

Parte 2 - Pontes

Parte 3 - Torres, mastros e chaminés

Parte 4 - Reservatórios, silos e condutas

Parte 5 - Estacas

Parte 6 - Aparelhos de elevação

(as partes a bold são aquelas que irão ser estudadas no curso).

Também se apresentam alguns anexos do EC3 (ENV) os quais já não figuram na versão final da norma (EN).

Seguindo a própria lógica dos Eurocódigos, não se abordam disposições relativas a acções sísmicas, as quais estão incluídas no Eurocódigo 8.

Sistematização das disposições do EC3 relativos a pórticos planos

A utilização do EC3 para Dimensionar e Verificar a Segurança (DVS) de pórticos planos envolve o cumprimento sequencial de várias etapas que não se encontram explicita e/ou adequadamente identificadas no texto do EC3.

Identificam-se e descrevem-se sucintamente as várias etapas, definidas de modo a minimizar a interdependência entre elas. Em seguida abordam-se as várias etapas separadamente.

Para cada combinação de acções relevante, tem-se

Classificação do pórtico
1. Necessidade de considerar efeitos de 2ª ordem (estabelecer o equilíbrio na configuração deformada - não linearidade geométrica)
2. Secção das barras (fenómenos de encurvadura local-paredes)
  1. Classe 1
  2. Classe 2
  3. Classe 3
  4. Classe 4
3. Ligações
  1. Rigidez (análise elástica)
  2. Resistência (análise plástica)
Consideração das imperfeições
1. Imperfeições Globais (do pórtico)
2. Imperfeições locais (das barras)
3. Forças equivalentes ás imperfeições
Escolha do método de análise global
1. Análise elástica
2. Análise plástica
  1. Análise rígido-plástica
  2. Análise elástica-perfeitamente elástica
  3. Análise elasto-plástica (espalhamento plástico)
Cálculo dos esforços de dimensionamento
1. Análise de 1º ordem (geometricamente linear)
2. Análise de 2ª ordem (geometricamente não-linear)(várias possibilidades)
Estabilidade do Pórtico
1. Escolha e cálculo dos comprimentos de encurvadura das barras comprimidas
Verificação da segurança das barras
1. Tensões directas (secções)
2. Fenómenos de instabilidade (barra ou troço de barra)
3. Outros fenómenos
Verificação da segurança das ligações
1. Ligações aparafusadas
  1. Parafuso
    - Tracção
    - Corte
    - Corte + tracção
  2. Conjuntos de parafusos
2. Ligações soldadas - diversos tipos de cordões de soldadura
3. Ligações mistas - parafusos + cordões de soldadura
Verificação da deformabilidade do pórtico
1. Estados Limites de Utilização
  - Deslocamentos
  - Vibrações

No caso de combinações de acções sísmicas, é ainda necessário satisfazer as disposições do EC8.

Esquematicamente podemos representar o acima exposto como

Etapas para o Dimensionamento e Verificação de Segurança no EC3