Responda às seguintes questões:
Diferencie os conceitos de Estado Limite Último e Estado Limite de Utilização. Comente sobre a utilização de coeficientes de segurança em ambas as situações. [Cap. 2]

Passo 1

O enunciado pede para diferenciarmos dois conceitos fundamentais de dimensionamento de estruturas – o Estado‐Limite Último (ELU) e o Estado‐Limite de Utilização (ELUti) – e comentarmos como se aplicam os coeficientes de segurança (ou fatores parciais de segurança) em cada caso. Vamos então revisar o que cada estado‐limite significa e como os códigos utilizam esses coeficientes para garantir segurança e funcionalidade.

Passo 2

Definição do Estado‐Limite Último (ELU)
O ELU trata da segurança estrutural contra falhas drásticas, tais como colapso por flexão, flambagem, resistência ao cisalhamento ou instabilidade global. O objetivo é que a capacidade resistente R da estrutura seja sempre maior ou igual às solicitações de projeto S, aplicando fatores de segurança para considerar incertezas. A verificação típica é
RdSd ,=,Rk / gammaMsumi gammaFi Sk,i,>= 1,0
onde:
Rk = resistência característica;
gammaM = coeficiente parcial para propriedades do material ( > 1);
Sk,i = ação característica (peso próprio, cargas permanentes e variáveis);
gammaFi = coeficiente parcial para cada tipo de ação ( > 1).

Passo 3

Definição do Estado‐Limite de Utilização (ELUti)
O ELUti cuida da funcionalidade e conforto ao longo da vida útil: deflexões excessivas, fissuração além do aceitável, vibrações desconfortáveis, ou comprometimento da durabilidade. Aqui não buscamos colapso, mas sim limites máximos de deformação, abertura de fissuras e aceleração. A verificação típica é
Sd,i ,<=, Slim,i
onde Sd,i é a combinação de ações e Slim,i é o valor limite admissível (por ex., flecha máxima lambda,L, largura de fissura <=0,3,mm, etc.). Em geral usa‐se:
gammaFi=1,0, psi (fator de combinação)<1,0, gammaM=1,0 çã
para que a verificação seja feita com cargas realistas de serviço, sem sobredimensionar nem subestimar.

Passo 4

Comentário sobre coeficientes de segurança
  • No ELU, os coeficientes parciais de ações gammaFi são maiores que 1 (por exemplo gammaG=1,35 para cargas permanentes, gammaQ=1,5 para variáveis), e o coeficiente do material gammaM também é > 1. Esses fatores cobrem incertezas em cargas, materiais, modelagem e execução.
  • No ELUti, adota‐se normalmente gammaFi=1,0 e gammaM=1,0, mas as ações variáveis são reduzidas por fatores de combinação psi (por ex. psi1=0,7, psi2=0,5) para representar condições frequentes ou quase‐permanentes. Isso evita verificações irreais que poderiam liberar fissuração ou flechas acima do permitido.

Resposta

O Estado‐Limite Último (ELU) assegura que não haja colapso da estrutura, usando fatores parciais de ações gammaFi>1 e de materiais gammaM>1 para ampliar a resistência nominal e reduzir as solicitações de projeto, garantindo Rd/Sd>=1.
O Estado‐Limite de Utilização (ELUti) garante conforto e durabilidade (flechas, fissuras, vibrações), sem fatores de segurança > 1, mas com fatores de combinação psi<1 que reduzem cargas variáveis a valores realistas, assegurando Sd<= Slim.

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