Bom dia a todos algumas duvidas sobre vigas e colunas de sistemas estruturados em aço,desde ja agradeço a todos que puderem me ajudar ...
VIGAS:
Por que a seção "I" é a mais eficaz para a função de viga?
Quais as verificações necessárias para se pre-dimensionar uma viga?
COLUNAS:
Por que nas colunas não devemos optar por seção "I" e sim seção "H"?
Como a esbeltez interfere no dimensionamento de colunas?
Qual a principal caracteristica geometrica das seções para peças comprimidas?
ESTABILIDADE LATERAL:
Por que a estabilidade lateral exige especial atenção nas estruturas de aço?
Quais seriam 3 formas de se estabilizar estas estruturas e porque?

Desde ja agradeço a todos
Obrigado
Leandro

Caro Leandro,

Para uma melhor compressão dos fenômenos estruturais é sempre recomendável a leitura de textos que ofereçam uma abordagem mais conceitual e menos matemática. Lembre-se que o calculo não concebe, apenas verifica e aprova.
Sugiro, portanto, o excelente “A concepção estrutural e a arquitetura”, do professor Yopanam Rebello.

VIGAS:
Por que a seção "I" é a mais eficaz para a função de viga?

Porque as tensões atuantes em uma seção de uma peça submetida a momento fletor são de máxima tração em uma borda e máxima compressão na borda oposta. Entre elas ocorre o que denominados de linha neutra, ou seja, onde ocorre a inversão dos esforços de tração para compressão e vice-versa. Nessa região é necessário muito menos material resistente do que nas bordas tracionadas e comprimidas. A Seção I é perfeita para esse fim, pois o material está onde é necessário.


Quais as verificações necessárias para se pre dimensionar uma viga?

Momento fletor;
Esforço cortante;
Deformações (linha elástica ou flecha).


COLUNAS:
Por que nas colunas não devemos optar por seção "I" e sim seção "H"?

Porque as seções “I” apresentam momentos de inércia muito desiguais nos sentidos transversal e longitudinal. O momento de inércia do sentido transversal é muito inferior ao do longitudinal, e isso deixa a seção muito fragilizada frente aos esforços que agem na transversal. Na seção “H” os momentos de inércia são mais próximos.
No entanto, a utilização de uma seção dependerá mesmo é das solicitações a que estará submetida. Nos pórticos, por exemplo, desde que seu sentido transversal seja corretamente travado e contraventado, as seções “I” são mais eficientes do que as “H”.

Como a esbeltez interfere no dimensionamento de colunas?

Peças muito esbeltas são mais suscetíveis ao fenômeno da flambagem, que diz respeito ao deslocamento brusco de uma força do seu eixo de ação.


Qual a principal característica geométrica das seções para peças comprimidas?

Ter o maior momento de inércia possível em todas as direções, ou seja, ter a área resistente o mais afastada possível do centro de gravidade da seção, uma vez que peças submetidas à compressão estão sujeitas a esforços de ação obliqua que podem leva uma seção a ser comprimida e tracionada em qualquer ponto das bordas de sua seção. A seção tubular circular é a melhor para as peças comprimidas, pois apresenta o mesmo momento de inércia em qualquer direção e material resistente somente onde é necessário.


ESTABILIDADE LATERAL:
Por que a estabilidade lateral exige especial atenção nas estruturas de aço?

Porque as estruturas de aço, ao contrário das de concreto armado, são mais fiéis ao modelo matemático que lhes dá origem. No aço rótulas são mesmo rótulas e barras são mesmo barras. A condição monolítica dos elementos estruturais em concreto armado torna o conjunto mais rígido (ainda que no modelo matemático essa rigidez não seja considerada) e lhe garante estabilidade sem que seja necessária a inclusão de elementos específicos para a estabilização do conjunto. No concreto armado, somente as estruturas pré fabricadas fogem a essa regra.


Quais seriam 3 formas de se estabilizar estas estruturas e porque?

Triangulação;
Enrijecimento dos nós;
Inserção de elemento rígido em um quadro instável.

A triangulação é sempre a situação desejável porque o triangulo é uma forma plana indeformável, assim uma estrutura estabilizada a partir de quadros que sofreram triangulação é considerada indeslocável. Quando a triangulação do sistema é completa, os elementos estruturais podem trabalhar submetendo-se apenas a esforços axiais de tração e compressão, alcançando-se com isso grande economia – é o caso das treliças.

O enrijecimento dos nós leva a uma situação em que a variação angular entre as barras de um quadro não é permitida, ou seja, não há giro nos nós e desse modo o quadro se torna estável. O conjunto ainda sofre deslocamento, mas esse deslocamento não é suficiente para comprometer a estabilidade estrutural do sistema. Uma estrutura estabilizada dessa maneira é considerada deslocável. Estruturas deslocáveis são geralmente menos econômicas do que as indeslocáveis, mas às vezes são necessárias para atender às especificidades da arquitetura. De modo geral, edifícios construídos completamente em estruturas de aço fazem a união das duas formas de estabilização.

A inserção de elementos rígidos como diafragmas e paredes de cisalhamento em um quadro instável também impede a variação angular entre as barras. Lajes de concreto armado, por exemplo, em estruturas de aço trabalham como diafragmas horizontais.

Espero que possa lhe ajudar,
Um abraço,