44031108 Projeto de Trelica Metalica Plana de Galpao Industrial

UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA – UFRR

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – CCT

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

ESTRUTURAS METÁLICAS I

PROJETO DE TRELIÇA METÁLICA

PLANA DE GALPÃO INDUSTRIAL

Boa Vista – RR,

Julho de 2009


CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – CCT

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

ESTRUTURAS METÁLICAS

PROJETO DE TRELIÇA METÁLICA


ALUNO: Adriel Carlos Batista dos Santos

Ítalo Harry Cunha Chitlal

Ricardo de Melo Rocha

Otaniel Mendes de Souza Junior

PROF.: Dr. Leon Tolstoi Salles Ferreira.


PROJETO: PROJETO DE TRELIÇA METÁLICA


DISCIPLINA: ESTRUTURAS METÁLICAS

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SUMÁRIO 1. Dados do Projeto ......................................................................................................................... 2 2. Determinação da Velocidade Característica do Vento ................................................................ 2

2.1. Velocidade básica do vento .......................................................................................... 2 2.2. Fator topográfico S1 ...................................................................................................... 3 2.3. Rugosidade do terreno, fator S2 .................................................................................... 3

2.4. Fator estatístico S3 ........................................................................................................ 4 2.5. Velocidade característica do vento ............................................................................... 4

3. Pressão Dinâmica ........................................................................................................................ 4

4. Coeficientes de Pressão ............................................................................................................... 5 4.1. Coeficientes de pressão e de forma, externos, para paredes ......................................... 5 4.2. Coeficientes de pressão e de forma, externos, para telhado ......................................... 7 4.3. Coeficiente de pressão e de forma, internos, para telhado ......................................... 10

4.3.1. Valores resultantes................................................................................................... 10 4.3.2. Combinações ........................................................................................................... 11 4.3.3. Combinações mais nocivas ...................................................................................... 12 4.3.4. Determinação do carregamento devido ao vento .................................................... 13

4.4. Dimensionamento das Terças ..................................................................................... 14 4.4.1. Coeficiente para calculo das telhas e vigas de tampamento .................................... 14

4.4.2. Carregamento nas telhas da cobertura ..................................................................... 14 4.4.3. Dimensionamento das terças ................................................................................... 15

4.4.3.1. Combinação dos carregamentos ........................................................................... 15 4.4.3.2. Esforços internos solicitantes ............................................................................... 15 4.5. Cálculo da tesoura ...................................................................................................... 16

5. Carregamento ............................................................................................................................ 16 5.1. Peso próprio ................................................................................................................ 16

5.2. Sobre carga ................................................................................................................. 17 5.3. Vento .......................................................................................................................... 18 5.3.1. Caso 1 ...................................................................................................................... 18 5.3.2. Caso 2 ...................................................................................................................... 18

5.4. Esforços nas barras ..................................................................................................... 19 5.4.1. Carregamento – peso próprio .................................................................................. 19 5.4.2. Carregamento – sobrecarga ..................................................................................... 20

5.4.3. Carregamento – vento – caso 1 ............................................................................... 21 5.4.4. Carregamento – vento – caso 2 ............................................................................... 22

6. Verificações para os perfis selecionados ................................................................................... 25 6.1.1. Verificação de perfis sob compressão ..................................................................... 25

6.1.2. Verificação de perfis sob tração .............................................................................. 25 6.2. Dimensionamento da ligação das barras nas chapas do Gusset ................................. 27 6.2.1. Dimensionamento das soldas .................................................................................. 27 6.2.2. Verificação da ligação das barras na chapa de Gusset (Nó T) ................................ 27 6.3. Detalhamento Gusset .................................................................................................. 28





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1. Dados do Projeto

Cidade: Manaus

Vb: 30 m/s

i: 27%

2. Determinação da Velocidade Característica do Vento

2.1. Velocidade básica do vento

Consultando o Anexo C e a figura 1 da NBR 6123/1988, temos os seguintes valores

para a cidade de Manaus:

Latitude: 03°09’ S

Longitude: 59°59’ W

Altitude: 84 m

Correspondentes a uma velocidade (V0) de aproximadamente 30 m/s.

Figura 1 – Detalhes da Construção





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2.2. Fator topográfico S1

Considerando que Manaus é localizada, em sua maioria, em terreno plano ou fracamente

acidentado, temos o valor de (NBR 6123/1988, item 5.2).

2.3. Rugosidade do terreno, fator S2

Direção do vento a 0°

Dimensão frontal: 20 m;

;

Classe A: devido a largura não exceder 20 m;

Categoria IV: caracterizado como terreno coberto por obstáculos numerosos e

poucos espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada.

Consultando a tabela 1 (NBR 6123/1988), temos:

É calculado o valor S2 pela seguinte fórmula:

É calculado o fator S2 para as seguintes alturas:

Adotar apenas os valores de S2 para 5 e 10 m.

Direção do vento a 90°

Dimensão frontal: 30 m;

;

Classe B: pois a largura está entre 20 e 50 m;

Categoria IV: caracterizado como terreno coberto por obstáculos numerosos e

poucos espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada.

Consultando a tabela 1 (NBR 6123/1988), temos:





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É calculado o fator S2 para as seguintes alturas:

Adotar apenas os valores de S2 para 5 e 10 m.

2.4. Fator estatístico S3

Consultando a tabela 3 da NBR 6123/1988, a edificação é classificada no Grupo 2 com

o valor de S3 igual a 1,00.

2.5. Velocidade característica do vento

Segundo o item 4.1, letra b é dada a fórmula para o cálculo das velocidades

características.

Na direção do vento a 0°

Para

Para


Para

Para

3. Pressão Dinâmica

Segundo o item 4.2, letra c é dada a fórmula para o cálculo das pressões dinâmicas.


Para

Para






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Para

Para

4. Coeficientes de Pressão

4.1. Coeficientes de pressão e de forma, externos, para paredes

Como , da tabela 4 (NBR 6123/1988) temos que

Valores de Ce para

Cpe médio A1 e B1 A2 e B2 A3 e B3 C D A B C1 e D1 C2 e D2 -0,9

-0,8 -0,5 -0,35 +0,7 -0,4 +0,7 -0,4 -0,8 -0,4

Os valores de A3 e B3 foram interpolados linearmente de acordo com a tabela 4 (NBR

6123/1988), pois gerando o valor acima.

Coeficientes de pressão de vento à 0°

Para A1 e B1:

Para A2 e B2:

Para A3 e B3:

Para Cpe médio:





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Para C1 e D1:

Para C2 e D2:

Para Cpe médio:

Figura 2 – Coeficientes de pressão externos em parede com vento à 0°

Figura 3 – Coeficientes de pressão externos em parede com vento à 90°





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4.2. Coeficientes de pressão e de forma, externos, para telhado

Como , da tabela 5 (NBR 6123/1988) e , temos os seguintes

parâmetros:

ϴ

Valores de Ce para Cpe médio

EF GH EG FH IJ

15° -1,0 -0,4 -0,8 -0,6 -0,4 -1,4 -1,2 - -1,2

O valor de FH foi interpolado linearmente de acordo com a tabela 5 (NBR 6123/1988).


Comprimento de E e G:

Comprimento de F e H:

Comprimento de IJ: 15m

Figura 4– Coeficientes de pressão externos em telhado com vento à 0°





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Os cortes AA e BB ( ) serão utilizados para o cálculo dos elementos localizados,

tais como beiral, terças e telhas.

Figura 5 – Coeficientes de pressão externos, cortes AA, BB e CC em telhado com vento à 0°

Figura 6 – Ce para o cálculo de pórtico ou treliças





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Figura 7 – Coeficientes de pressão internos em telhado com vento à 90°

Figura 8 – Coeficientes de pressão externos, cortes AA, BB e CC em telhado com vento à 90°





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Os cortes AA e BB ( ) serão utilizados para o cálculo dos elementos localizados,

tais como beiral, terças e telhas.

4.3. Coeficiente de pressão e de forma, internos, para telhado

Considerando os fechamentos das paredes do galpão feito em chapa de aço, que é

considerável permeável segundo o item 6.2.2 da NBR 6123/1988. Assim, segundo o item 6.2.5,

para paredes internas permeáveis, a pressão interna pode ser considerada uniforme. Também será

desprezada a presença da abertura principal do galpão (portão principal) na presença de vento

forte.

Assim, serão adotados os valores para Cpi para edificação com quatro faces igualmente

permeáveis (NBR 6123/1988):

4.3.1. Valores resultantes

Ce ( )

Figura 10 - Ce ( )

Figura 9 - Ce para o cálculo de pórtico ou treliças





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Ce ( )

Figura 11 - Ce ( )

Ci (-0,3)

Figura 12 – Ci ( )

4.3.2. Combinações

Figura 13 – Combinação A

Figura 14 – Combinação B





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Figura 15 – Combinação C

Figura 16 – Combinação D

4.3.3. Combinações mais nocivas

Para

Figura 17 – Combinação para

Para






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4.3.4. Determinação do carregamento devido ao vento

Carga

Para

Para 5m

Para 10m

Figura 19 – Carregamento para

Para

Para 5m

Para 10m






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4.4. Dimensionamento das Terças

A telha a ser utilizada na cobertura será a telha de aço zincado de espessura de 50mm

com um peso de .

4.4.1. Coeficiente para calculo das telhas e vigas de tampamento

Cobertura

O coeficiente para o calculo das telhas é de 1,4 (sucção).

4.4.2. Carregamento nas telhas da cobertura

Peso próprio PP=

Sobrecarga SC=

Peso Total =

Vento (sucção) =

Combinações de carregamentos

Carregamento 1 = PP + SC = 300 N/m²

Carregamento 2 = PP + vento = – 482 N/m²

Para o carregamento de 482 N/m², e para uma flecha máxima de L/200, o fabricante da

telha (PINHEIRO, Anexo D) fornece o vão máximo entre as terças de 3,2m.

Afastamento entre terças adotado = .

Figura 21 – Disposição das terças e treliças

2,00m 2,00m 2,00m 2,00m 2,00m 2,00m

2,07m 2,07m

2,07m 2,07m

2,07m 2,07m 2,07m 2,07m 2,07m

6,00m

6,00m

6,00m

6,00m

6,00m

2 ,00m

1,00m 1,00m

20,00m

1,00m 1,00m

2,07m 1,04m1,04

m

2,00m 2,00m 2,00m





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4.4.3. Dimensionamento das terças

Será estimada uma carga de 120 N/m² para o peso próprio de terças e correntes.

PP (terças + correntes) =

PP (telhas) =

TOTAL=

SC (Sobrecarga) =

Vento =

4.4.3.1. Combinação dos carregamentos

Cargas verticais: peso próprio e sobrecarga

Carga ortogonal ao plano da cobertura: vento

(PP + SC):

(PP + vento):

4.4.3.2. Esforços internos solicitantes

As terças serão consideradas biapoiadas nas tesouras e travadas lateralmente no sentido

do eixo x através de correntes (barras redondas).

(PP + SC):

(PP + vento):





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Pré-dimensionamento do perfil

Adotando

Será adotada:

4.5. Cálculo da tesoura

A geometria da tesoura é apresentada abaixo.

5. Carregamento

5.1. Peso próprio

O peso próprio foi determinado através do aplicatico FTOOL,

Figura 22 – Geometria da tesoura





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5.2. Sobre carga

Figura 23 – Carregamento do peso próprio

Figura 24 – Resultante nos apoios

Figura 25 – Carregamento do peso próprio da treliça

Figura 26 – Carregamento da sobre-carga





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5.3. Vento

5.3.1. Caso 1

5.3.2. Caso 2

Figura 27 – Carregamento do vento para o Caso 1

Figura 28 – Resultante do carregamento do vento para o Caso 1

Figura 29 – Carregamento resultante para o vento para o Caso 1

Figura 30 – Carregamento do vento para o Caso 2





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5.4. Esforços nas barras

5.4.1. Carregamento – peso próprio

Figura 31 – Resultante do carregamento do vento para o Caso 2

Figura 32 – Carregamento resultante para o vento para o Caso 2

Figura 33 – Esforços normais resultantes do peso próprio





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5.4.2. Carregamento – sobrecarga

Figura 34 – Esforços normais resultantes da sobrecarga





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5.4.3. Carregamento – vento – caso 1

Figura 35 – Esforços normais resultantes do vento para o caso 1





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5.4.4. Carregamento – vento – caso 2

Figura 36 – Esforços normais resultantes do vento para o caso 2





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6. Verificações para os perfis selecionados

Perfis:

Banzo superior e inferior: L 50 x 50 x 6,4;

Diagonais e montantes: L 44 x 44 x 6,4.

6.1.1. Verificação de perfis sob compressão

Para verificação dos perfis selecionados será considerado as solicitações nos trechos mais

críticas de cada perfil.

6.1.2. Trecho HI

Classificação da seção

Como , a seção é compacta temos .

Ìndice de esbeltez reduzido

Como se trata de cantoneira, o coeficiente que reflete a influência da flambagem será

Como as barras tem seção transversal é duplamente simétrica, temos

Para barras comprimidas temos o índice reduzido será

Fator de redução para compressão

Para , temos





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Resistência de cálculo

(OK!)

6.1.3. Verificação de perfis sob tração

Para verificação dos perfis selecionados será considerado as solicitações nos trechos mais

críticas de cada perfil. Segue a verificação para o Trecho PQ e os outros trechos encontram-se

em seguida tabelados e calculados analogamente ao trecho descrito.

Trecho PQ

Área líquida efetiva





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Resistência de cálculo

6.2. Dimensionamento da ligação das barras nas chapas do Gusset

6.2.1. Dimensionamento das soldas

6.2.2. Verificação da ligação das barras na chapa de Gusset (Nó T)

6.2.2.1. Rasgamento





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(OK)

Com o dimensionamento feito, foram realizadas todas as verificações cabíveis e o

dimensionamento se mostrou satisfatório.

6.2.3. Detalhamento do Gusset





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