Dimensionamento de Uma Cobertura em Elementos Estruturais de Aço Enformados a Frio

O presente relatório versa sobre a análise e dimensionamento de estruturas de aço enformadas a frio. Devido a serem estruturas de elevada esbelteza, frequentemente denominadas “estruturas de aço leve”, apresentam fenómenos de instabilidade tanto a nível local como global, sendo da perspetiva regulamentar abrangidas pelo Eurocódigo 3, nomeadamente pelas Partes 1-1, 1-3 e 1-5. A Parte 1-3 do Eurocódigo 3 diz respeito às regras suplementares de elementos de aço enformados a frio, na qual estão presentes as regras de dimensionamento, bem como as verificações de segurança que deverão ser aplicadas. Nesta, é possível ainda “fazer a ponte” com a Parte 1-1 do Eurocódigo 3, respetiva às regras gerais de projeto de estruturas de aço e com a Parte 1-5 do Eurocódigo 3 relativa a elementos estruturais constituídos por placas. Inicialmente, será realizado um estado da arte, onde será efetuado um enquadramento histórico, apresentando o processo de fabrico destes elementos e o tipo de elementos estruturais originados, concluindo-se com as vantagens/desvantagens dos perfis em aço enformados a frio. Os conceitos teóricos de estabilidade estrutural, os tipos de instabilidade mais comuns nestes elementos, bem como os tipos de análise destes fenómenos farão a ponte com o capítulo que se segue. Relativamente ao dimensionamento destes elementos, será dado enfâse às metodologias preconizadas pelo Eurocódigo 3, Parte 1-3. Este capítulo incidirá, entre outos, nas propriedades das secções transversais, na determinação da resistência destas, onde se contabilizará os efeitos das instabilidades locais de placa e distorcionais, na instabilidade global dos perfis e nas ligações entre os mesmos. Será analisada, posteriormente, a abordagem apresentada pela ECCS relativamente ao dimensionamento de madres travadas por painéis de cobertura. Neste capítulo será apresentada a metodologia para o dimensionamento de vigas com restrição à torção e à translação, bem como a resistência da secção transversal da madre e do seu banzo livre à encurvadura. Finalmente, e ao encontro do que foi proposto pela empresa CCAD-Serviços de Engenharia, Lda, efetuar-se-á o dimensionamento de uma cobertura de um edifício de distribuição, cobertura esta constituída por asnas treliçadas e madres simples. Neste dimensionamento foram consideradas as ações segundo o Regulamento de Segurança e Ações Para Estruturas de Edifícios e Pontes e o Eurocódigo 1, Parte 1-1 que diz respeito às Ações Gerais em Estruturas e Parte 1-4 respeitante às Ações do vento.

This report is about the analysis and design of cold-formed steel structures. Due to their slenderness, they are usually called light steel structures, and they have some global and local instability phenomes, that are analysed by the Eurocode 3, parts 1-1, 1-3 and 1-5. Part 1-3 is focused on the complementary rules of cold-formed steel structures, in which not only the design rules are presented, but also the security verifications that should be done. It is also possible to link this part with Part 1-1 of Eurocode 3, regarding the steel structures design general rules; it is also possible to relate it to Part 1-5, regarding plate structural elements. To start with, a state of art will be presented, in which a historical context will be introduced; the fabric process of these elements will also be presented and the resulting structural elements type will be analysed, concluding with the advantages and disadvantages of the cold-formed steel structures. The structural stability theoretical concepts, the most common instability types, and also their analysis will be the link to the next chapter. In what the design of these elements is concerned, some emphasis will be given to what are the analysis methods that Eurocode 3, Part 1-3 claim. This chapter will focus, among other subjects, in the sections properties, their resistance determination, where some plate and distortional local instabilities and in the global instability of sections and in the connections among them. Further, the approach presented by ECCS in what comes to the design of stabilization purlins by sandwich panels will also be analysed. In this chapter, it will not only be presented the method to design beams that are restrained in torsion and lateral, but also the section resistance of the purlin and his free flange in what comes to buckling phenomes. Finally, and following the proposal made by CCAD - Serviços de Engenharia, Lda, the design of a roof structure. This structure is made of trusses and simple purlins. To perform such design, the action present in Regulamento de Segurança e Ações Para Estruturas de Edifícios e Pontes and Eurocode 1, Part 1-1, that concerns about General Actions in Structures and Part 1-4, that concerns Wind loads.