Dimensionamentode Estruturas em Ao

Mdulo3

Parte 1

2 parte

Mdulo 3 : 2 ParteDimensionamento de um Galpoestruturado em Ao

Sumrio

Dados de projeto pgina 3

1. Definio pgina 5

2. Combinaes a serem verificadas pgina 5

2.1. Combinao ltima Normal pgina 5

2.1.1. Combinao 1 pgina 5

2.1.2. Combinao 2 pgina 5

3. Clculo da Barra 23 (Banzo Inferior) pgina 6

3.1 Determinao da Fora de Trao Resistente de Clculo pgina 6

4 Clculo da Barra 08 (Banzo Superior) pgina 8

4.1 Determinao da Fora de Compresso Resistente de Clculo pgina 8

5 Concluso pgina 12

Dimensionamento de Estruturas em Ao parte 1

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Dimensionar os elementos estruturais do galpo abaixo de acordo com a NBR 8800 : 2008

Dados do Projeto

Figura 2a

Perspectiva Galpo 1

Mdulo 3 : 2 parte

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Dados do Projeto:

Usar perfis metlicos laminados ou em chapa dobrada ASTM A36

Sistema estrutural adotado: trelia, sendo os banzos inferior e superior estruturados com perfis U simples e as diagonais estruturadas com dois perfis L, paralelos, afastamento igual a largura dos banzos. P direito = 4,0m

* Para vos at 15m, para facilitar os clculos, podemos considerar a carga de vento como vertical, distribuda pela rea da cobertura. Na realidade, o vento produz car-gas de presso e suco e seu comportamento real pode ser estudado na NBR 6123.

O galpo suportar as cargas indicadas:

Telhas metlicas 0,1 kN/m2

Instalaes 0,2 kN/m2

Carga de vento* 0,3 kN/m2

Peso prprio da estrutura 0,15 kN/m2

Perspectiva Galpo 2

Perspectiva Galpo 3

Dimensionamento de Estruturas em Ao parte 1

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O professor Yopanan Rebello define a trelia como um sistema estrutural formado por barras que se li-gam em ns articulados e sujeitas apenas a esforos de trao e compresso simples. Para isto as cargas devem ser sempre aplicadas nos ns.

Por rea de influncia, determinamos as cargas concentradas nos ns. Neste caso, devido a ao do vento, duas combinaes devem ser verificadas.

Obs: Neste caso, a carga com instalaes foi considerada como carga acidental principal.

Figura 2b

1. Definio

2. Combinaes a serem verificadas

- Combinao ltima Normal

2.1. Combinao 1

Obs: Neste caso, a ao do vento foi considerada como carga acidental principal.

2.2 Combinao 2

(Prevalece o maior resultado)

Mdulo 3 : 2 parte

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Resolvendo a trelia encontramos a fora axial de trao mxima na BARRA 23 e compresso mxima na BARRA 8.

CLCULO DA BARRA 23 (banzo inferior)

Elementos tracionados Ver item 4 do mdulo 1 : 2 parte

DETERMINAO DA FORA DE TRAO RESISTENTE DE CLCULO

Seja o perfil U 102x7,9 kg/m - laminado (Ver Uso do Ao na Arquitetura Prof. Margarido, Cap.3 P.11)

Propriedades Geomtricas

A = 10,10 cm2

d = 10,16 cm b = 4,01 cm t = 0,46 cm I = 159,5 cm4

I = 13,1 cm4

r = 3,97 cmr = 1,14 cm

Figura 2c

Figura 2d

g

f

w x

y

x

y

Dimensionamento de Estruturas em Ao parte 1

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- Para escoamento da seo bruta

- Para ruptura da seo lquida

Determinao de Ae:

Onde:

Ento:

- Verificao da esbeltez mxima

Sendo que ry=1,14 prevalece na verificao por ser o menor raio de gira-o da pea, portanto situao mais propcia vibrao ou efeito da ao do vento.

(O PERFIL U 102x7,9 kg/m ATENDE!)

- Perfil sem furos

(OK!)

(OK!)

- Fora transmitida diretamente por solda ou parafuso

(OK!)

Mdulo 3 : 2 parte

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Figura 2e

DETERMINAO DA FORA DE COMPRESSO RESISTENTE DE CLCULO

Seja o perfil U 102x7,9 kg/mPropriedades Geomtricas

Ag = 10,10 cm2

d = 10,16 cm bf = 4,01 cm tw = 0,46 cmtf = 0,75 cmIx = 159,5 cm4

Iy = 13,1 cm4

rx = 3,97 cmry = 1,14 cmh=d-2.tf = 10,16-2.0,75= 8,66 cm

Verificao da flambagem local da Alma Elementos AA Possuem duas bordas longitudinais vinculadas (Caso 2, tabela F.1, Anexo F da Norma)

CLCULO DA BARRA 08 (banzo superior)

Elementos comprimidos Ver item 5 do mdulo 1 : 2 parte

(OK!)

Verificao da flambagem local das mesas

Dimensionamento de Estruturas em Ao parte 1

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Elementos AL Possui uma borda longitudinal vinculada (Caso 4, tabela F.1, Anexo F da Norma)

J que alma e mesa tm relao largura/espessura dentrodos limites, = 1.

Condies dos vnculos

Valor do ndice de esbeltez reduzido em relao aos dois eixoscentrais de inrcia

Figura 2f

Q

O valor de usado em relao ao eixo central de menor inrcia, portanto situao de maior instabilidade:

O valor do ndice de esbeltez reduzido mais desfavorvel ficou den-tro do limite , indicando que o valor de pode ser determi-nado na tabela 4 - Pag. 45 da NBR 8800 : 2008.

Verificao quanto flambagem global

= 0,664

- eixo de maior inrcia, mais rgido

- menos rgido portanto prevalece na verificao (OK!)

(OK!)

Mdulo 3 : 2 parte

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Finalmente,

Obs: Na prtica, o perfil poderia ser utilizado a critrio do proje-tista, visto que o valor da fora resistente quase o valor da fora solicitante e temos coeficientes de ponderao que afastam as solicitaes dos limites de ruptura. Porm, didaticamente iremos testar uma nova seo:

Seja agora o perfil U 102x9,3 kg/m

Propriedades Geomtricas

Ag = 11,90 cm2

d = 10,16 cm bf = 4,18 cm tw = 0,63 cmtf = 0,75 cmIx = 174,4 cm4

Iy = 15,5 cm4

rx = 3,83 cmry = 1,14 cmh=d-2.tf = 10,16-2.0,75= 8,66 cm

Verificao da flambagem local da Alma Elementos AA

J que alma e mesa tm relao largura/espessura dentro dos limites, Q = 1

(PERFIL NO ATENDE!)

Verificao da flambagem local das mesas

Elementos AL

Dimensionamento de Estruturas em Ao parte 1

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Figura 2f

Condies dos vnculos

Valor do ndice de esbeltez reduzido em relao aos dois eixoscentrais de inrcia

pode ser determinado na tabela 4 - Pag. 45

J que alma e mesa tm relao largura/espessura dentro dos limites,

= 0,664

Verificao quanto flambagem global

- eixo de maior inrcia, mais rgido

(PREVALECE) (OK!)

(OK, O PERFIL ATENDE!)

CONTRAVENTAMENTOS HORIZONTAIS

Como o galpo tem dimenses em planta = 15x30m, podemos fazer o seguinte:

- Contraventaremos os mdulos formados entre as trelias TR-1/TR2 e entre a TR-5 e TR-6, garantindo o espaamento mximo recomendado de 20 metros entre os travamentos.

- Contraventaremos tambm todas as bordas para garantir a correta absoro da fora do vento.

- O contraventamento ser feito em X, definindo retngulos em planta de 5,0x6,0m e portanto formando peas com 7,8m de comprimento (diagonais do retngulo):

Mdulo 3 : 2 parte

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1. O dimensionamento das diagonais e montantes das trelias feito seguindo-se o mesmo roteiro usado para os clculos dos banzos.

2. 2. Os pilares do galpo so formados pelo mesmo arranjo estrutural das trelias da cobertura. Como os clculos demonstram menores solicitaes nos pilares, pode-se repetir as sees calculadas para a formao destes elementos. No caso de o galpo possuir fechamentos laterais, para se obter as cargas nos pilares, alm das reaes normais das trelias de cobertura, consideram-se elementos estruturais horizontais (trelias ou teras com a maior inrcia na direo horizontal) de fechamento transmitindo as cargas laterais de vento para os ns do arranjo estrutural do pilar.

3. As teras, responsveis por transmitir as cargas da cobertura para os ns das trelias, podem ser con-sideradas como vigas biapoiadas e o procedimento de clculo o mesmo j visto no estudo do mezanino.

Obs:

= L/r < = 300

r > = 780/300=2,6cm

Na tabela de cantoneiras de abas iguais, o perfil L 90 x 8,32 kg/m tem raio de girao r = 2,76cm e portanto atende.

CONTRAVENTAMENTOS VERTICAIS

Prever contraventamentos entre os pilares tambm entre TR-1/TR2 e entre TR-5/TR-6, garantindo o espa-amento mximo recomendado de 20 metros.Como o p direito de 4,0m e o espaamento entre as trelias de 6,0m teremos peas de 7,2m de com-primento.

O menor comprimento das peas, se comparadas s de cobertura levaria a um perfil ligeiramente mais leve, porm podemos utilizar a mesma cantoneira L 90 x 8,32 kg/m simplificando-se assim a lista de mate-riais do projeto e diminuindo a possibilidade de engano na montagem da estrutura, sem custos relevantes.