Memoria de Calculo-Mestrado Unicamp

7/24/2019 Memoria de Calculo-Mestrado Unicamp

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Projeto de Galpo Metlico

Disciplina:IC642 - Estruturas Metlicas Compostas de Chapas Dobradas

Professor: Prof Dr.Joo Alberto Venegas Requena

Aluno: Hugo Machado

R.A - 107140

30/06/2011
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I- ESPECIFICAO TCNICA PARA PROJETO DA ESTRUTURA METLICA:

1) CARACTERSTICAS DA OBRA :

rea da cobertura em planta(42,42 x 30,3): 1285 m

Larguras entre eixos (vos): 6 mComprimento total: 42,42 mEspaamento entre Prticos: 6,0 mP-direito: 6 mCobertura: duas guasInclinao da cobertura: 20Prticos: colunas e tesouras treliadas em perfis dobrados a frio.

2) NORMAS:

No clculo ser utilizada a norma de perfis dobrados a frio NBR 14762/2010.

3) MATERIAIS:

3.1) AO ESTRUTURA L:

Perfis em chapa dobrada: Civil 300 (Fy =300 MPa = 3000 kgf/cm)

3.2) PARAFUSOS, PORCAS E ARRUELAS:

ASTM A325: ligaes principais (onde indicado)

ASTM A307: ligaes secundrias

3.3) SOLDAS:

Eletrodos: E70XX Soldas: segundo AWS

4) CARREGAMENTOS:

Peso prprio e Cargas permanentes Sobrecarga acidental: 0,25 KN/m (25 kgf/m) Vento: segundo NBR-6123/88

5) DEFORMAES:

Para tesouras: L/300 Para teras: L/180 Para colunas: H/200

6) ACABAMENTO DAS ESTRUTURAS:

Estrutura pintada com esmalte sinttico dupla funo.7) TELHAS:

TELHAS DA COBERTURA: ao trapezoidal,espessura 0,65mm.


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II) ESTUDO DO VENTO (Segundo NBR-6123/88):

1) Pres so d inm ica:

V0= 45 m/s (Campinas-SP.)

S1= 1,0 (Fator Topogrfico)

S2 (parede)= 0,872 - Categoria 3

S2 (cobertura)= 0,932 -Classe B

S3= 1,0 (Fator estatistico)

Vk= V0.S1.S2.S3

Vk(parede)= 45.1,0.0,782.1 = 39,24 m/s q(parede)= 94,38 Kg/m2

Vk(10 metros)= 38.1,0.0,83.1 = 31,54 m/s q(cob.)= 107,8 Kg/m2

2) Coeficientes de presso externa cpe:

a/b=1,4 ; h/b =0,2 ; =20


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3) Coeficientes de presso interna cp i:Calculados a part i r do An exo D-NBR6123

SucoVento 0 = +0,2Vento 90 = +0,15

Sobrepresso

Vento 0 = -0,49Vento 90 = -0,37

4) Combi naes - (Cpe Cpi):

Vento 0

V1

-0,9-0,9

- 1- 1

Vento a 0(cpi=+0,2)

V2

+0,05

+ 0,11

Vento a 0(cpi=-0,49)

+0,05

+0,11


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Vento 90

V3

-0,55-0,55

- 0,55

Vento a 90(cpi=+0,15)

- 0,55

V4

-0,03-0,03

Vento a 90(cpi=-0,37)

+1,07 +0,03


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III- ESPECIFICAO TELHA DE COBERTURA E FECHAMENTO:

1) Carga mxima de Vento :

q= 0,9 x 107.8 = 98,81 Kgs/m2

Espaamento entre teras: 2,28 m.

Portanto Telha Trapzio 40- esp:0,65mm.


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IV) Clculo do Prtico:

1) Ns e Larg ura de i nf lunc ia.

Ns 42;38;34;30;26;22;18 e Ns 46;50;54;58;62;66 = Largura de influncia= 2,28mNs 6;2;82;78 = Largura de influncia = 1,5mNs 4;80= Largura de influncia = 2m

2) Carregamento s:

2.1) Peso Prprio e Cargas Perman entes:

Peso prprio da tesoura: (4,5 kg/m) x (6,0 m) ........................... 27 kgf/mlPeso das teras + correntes: (4,0 kg/m) ) x (6,0) = .......................24 kgf/mlPeso das telhas: (6,25 kg/m) x (6,0) = ...........................................37,5 kgf/mlPeso dos contraventos: (1,0 kg/m) x (6,0)..................................... 6 kgf/ml

Total: 94,5 kgf/ml

- peso prprio das colunas:..............................................................20 kgf/ml

-peso prprio do fechamento:longarinas+correntes:(4 kg/m) x (6,0 m).......24 kgf/mltelhas: (6,25 kg/m) x (6,0 m) ........................37,5 kgf/mlTotal: 81,5 kgf/ml

2.2) Sobrecarga na cob ertura:

qsc = 25 kgf/m x (6,0) = 150 kgf/ml


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2.3)Vent o V1:

qcol= 1 x (94,38 Kg/m) x (6) = 566 Kg/ml

qcob= 0,9 x (107,8 Kg/m) x (6) = 582 Kg/ml

2.4)Vent o V2:

qcol= 0,11 x (94,38 Kg/m) x (6) = 62 Kg/ml

qcob= 0,05 x (107,8 Kg/m) x (6) = 32,3 Kg/ml

2.5)Vent o V3:

qcol= 0,55 x (94,38 Kg/m) x (6) = 311 Kg/ml

qcob= 0,55 x (107,8 Kg/m) x (6) = 355 Kg/ml

2.6)Vent o V4:

qcol= 1,07 x (94,38 Kg/m) x (6) = 606 Kg/mlqcol= 0,03 x (94,38 Kg/m) x (6) = 17 Kg/mlqcob= 0,03 x (107,8 Kg/m) x (6) = 19,4 Kg/ml

3-) Esforos Mximos Caracteristicos:

Barras Permanente Sobrecarga VentoV1 Vento V2 Vento V3 VentoV4

Banzos Trelia

15-17 ; 67-69 -4,59 -7,24 23,15 -1,21 16,23 2,89

32-34 ; 50-52 -2,25 -3,58 13,09 -0,70 8,60 1,10

17-19 ; 65-67 -3,34 -5,25 16,06 -0,82 11,64 2,38

7-16 ; 68-83 3,36 5,26 -15,61 0,74 -12,00 -3,00

Diagonal Trelia

67-68 ; 17-16 1,08 1,71 -6,11 0,32 -3,95 -0,43

Banzos Pilares

1-2 ; 78-77 -4,81 -7,18 19,20 -0,83 18,98 -1,18

8-9 ; 71-70 3,65 6,06 -13,22 0,41 -16,83 -9,27

Diagonal Pilares

12-5 ; 74-81 1,49 2,40 -7,49 0,38 -5,55 -1,27

Diagonal Transio

15-7 ; 69-83 -2,18 -3,44 10,70 -0,55 7,66 1,48


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4)Combinaes conforme NBR14762/2010

4.1)Mxima Compresso

Banzos Trelia ton

15-17 ; 67-69 -17,61

32-34 ; 50-52 -8,77

17-19 ; 65-67 -12,74

7-16 ; 68-83 -18,49

Diagonal Trelia

67-68 ; 17-16 -7,47

Banzos Pilares

1-2 ; 78-77 -17,48

8-9 ; 71-70 -19,91

Diagonal Pilares12-5 ; 74-81 -6,28

Diagonal Transio

15-7 ; 69-83 -8,35

4.2) Mxima Trao

Banzos Trelia

15-17 ; 67-69 27,82

32-34 ; 50-52 16,08

17-19 ; 65-67 19,14

7-16 ; 68-83 12,71

Diagonal Trelia

67-68 ; 17-16 4,18

Banzos Pilares

1-2 ; 78-77 22,07

8-9 ; 71-70 14,00

Diagonal Pilares

12-5 ; 74-81 5,78

Diagonal Transio15-7 ; 69-83 12,80


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5) Dimensionamento

5.1) Comprimento de Flambagem

Barras Comp. De Flambagem (m)

Ly/ Lz Lx

Banzos Trelia

15-17 ; 67-69 1,14 2,28

32-34 ; 50-52 1,14 4,56

17-19 ; 65-67 1,14 4,56

7-16 ; 68-83 1,14 2,28

Diagonal Trelia

67-68 ; 17-16 0,98 0,98

Banzos Pilares

1-2 ; 78-77 1,00 3,008-9 ; 71-70 0,50 3,00

Diagonal Pilares

12-5 ; 74-81 0,94 0,94

Diagonal Transio

15-7 ; 69-83 1,09 1,09

5.2)Perfis Adotados

Banzos de Pilares e Trelia:

Perfil Adotado : U 150x50# 4,75mm

Propriedades Geomtricas:

bf = 5 cm bw = 15 cmA = 11.23007 cm2Ix = 349.58311 cm4Iy = 23.97176 cm4Ixy = 0 cm4

It = 0.84324 cm4xc = -2.57475 cmyc = 0 cmr0 = 6.3161 cmrx = 5.57935 cmry = 1.46103 cmWx = 48.13537 cm3Wy = 6.30539 cm3Cw = 867.26663 cm6rm = 0.475 cmm = 8.81 kg/m


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Diagonais de Pilares e Trelia

Perfil Adotado : U 140x50# 2,66mm

Propriedades Geomtricas

bf = 5 cm bw = 14 cmA = 6.18175 cm2Ix = 176.63594 cm4Iy = 14.03817 cm4It = 0.14566 cm4xc = -2.69724 cmyc = 0 cmr0 = 6.17412 cmrx = 5.34544 cmry = 1.50695 cm

Wx = 25.72243 cm3Wy = 3.64885 cm3Cw = 461.6965 cm6rm = 0.266 cmm = 4.85267 kg/m

5.3)Dimensionamento a compresso

Clculo de Ne

Ney- fora axial de flambagem global elstica por flexo em relao ao eixo y:

Nex- fora axial de flambagem global elstica por flexo em relao ao eixox:

Nez-fora axial de flambagem global elstica por toro:

Nexzfora axial de flambagem global elstica por flexo-toro


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NeMenor entre Neye Nexz

Barras Foras de Flambagem(KN) Fora Critica(KN)

Nex Ney Nez Nexz Ne

Banzos Trelia

15-17 ; 67-69 1326,07 363,70 492,58 453,43 363,70

32-34 ; 50-52 331,52 363,70 492,58 274,26 274,26

17-19 ; 65-67 331,52 363,70 492,58 274,26 274,26

7-16 ; 68-83 1326,07 363,70 492,58 453,43 363,70

Diagonal Trelia

67-68 ; 17-16 3596,23 287,45 274,40 270,17 270,17

Banzos Pilares

1-2 ; 78-77 765,94 472,67 591,40 468,88 468,88

8-9 ; 71-70 765,94 1890,68 1877,48 697,64 697,64

Diagonal Pilares

12-5 ; 74-81 3908,80 312,44 295,71 291,19 291,19

Diagonal Transio

15-7 ; 69-83 2907,01 232,36 227,42 223,82 223,82

Clculo de Nc,Rd

Barras Fora Resistente de Clculo(KN)

0 Aef Ncrd

Banzos Trelia

15-17 ; 67-69 0,96 0,68 11,23 190,52

32-34 ; 50-52 1,11 0,60 11,23 167,8917-19 ; 65-67 1,11 0,60 11,23 167,89

7-16 ; 68-83 0,96 0,68 11,23 190,52

Diagonal Trelia

67-68 ; 17-16 0,83 0,75 5,27 98,85

Banzos Pilares

1-2 ; 78-77 0,85 0,74 11,23 207,83

8-9 ; 71-70 0,69 0,82 11,23 229,37

Diagonal Pilares

12-5 ; 74-81 0,80 0,77 5,23 100,16

Diagonal Transio

15-7 ; 69-83 0,91 0,71 5,36 94,73


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5.4)Dimensionamento a trao

Barras Fora resistente de Calculo

Ntrd (KN)

Banzos Trelia

15-17 ; 67-69 306,27

32-34 ; 50-52 306,27

17-19 ; 65-67 306,27

7-16 ; 68-83 306,27

Diagonal Trelia

67-68 ; 17-16 168,59

Banzos Pilares

1-2 ; 78-77 306,278-9 ; 71-70 306,27

Diagonal Pilares

12-5 ; 74-81 168,59

Diagonal Transio

15-7 ; 69-83 168,59

Concluso:

Comparando os esforos solicitantes com os resistentes, todos os perfis atendem aodimensionamento.

Banzo adotado= U 150x50# 4,75mm

Diagonal adotado= U 140x50# 2,66mm


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V) VERIFICAO DAS TERAS

1) TERAS TPICASVo = 6 met ro s

- Inclinao = 20

- Correntes: 02 linha de correntes.-Espaamento entre teras : 2,28 m-Perfil adotado: U (165x60#4.75)

1.1) Carregamento s e Esfo ros :

1.1.1) Peso Prpri o e Cargas Permanentes .- peso teras + correntes 10 kg/m- Cp (telhas): 6,25 kg/m x (2,28) = 9,5kg/m

19, 5 kg/m

Mx = 19,5 x (cos 20) x (6)/8 = 82,45Kg.m = 82,45 kN.cmMy = 4,7 kN.cm

1.1.2) Sobrecargaqsc = 25 kg/m x (2,28) = 57 kg/m

Mx = 57 (cos 20) x (6)/8 = 241 kg.m = 241 kN.cmMy = 13,81 kN.cm

1.1.3) Homem de Manuteno:Mx = 100 x (cos 20) x (6/4) = 141 Kg.m = 141kN.cmMy = 0

1.1.4) Ven to de suco:qx = -0,9 x (107,8 Kg/m) x (2,28) = -221Kg/ml

Mx= -221 x (6)/8 = 994 kN.cmMy = 0

1.1.5) Vent o de so br epresso:qx = 0,05 x (107,8 Kg/m) x (2,28) = 12,29 Kg/ml

Mx= 12,29 x (6)/8 = 55 kN.cmMy = 0

1.1.6) Comb inaes:

1.1.6.1) 1,25 PP + 1,5 SC + 1 ,4.0,6.VSo br ep res so:

Mx = 510kN.cmMy = 26,6kN.cm

1.1.6.2) 1,0.PP+1,4.V.SUC O:Mx = 1309 kN.cmMy = 4,7 kN.cm


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1.2)Perfil da Tera

Perfil U 165 x60 # 4,75

-Caracteristicas geomtricas:

bf = 6 cm bw = 16.5 cmA = 12.79 cm2 Ix = 495.26 cm4 Iy = 41.21 cm4Ixy = 0 cm4 It = 0.96031 cm4 xg = -1.23cmyg = -8.0125 cm xc = -3.25588 cm yc = 0 cmr0 = 7.24755 cm rx = 6.22134 cm ry = 1.79473 cmWx = 61.81 cm3 Wy = 9.10 cm3 Cw = 1776.79 cm6

1.2.1)Clculo do Momento Resistente em X.

1.2.1.1)Verificao quanto ao inicio de escoamento da seo efetiva.

MRd=Weffy/ 1,1

Calculo de Wef

Clculo das Larguras EfetivasLargura efetiva mesaElemento ALb= 5,05 cm1= -30 kN/cm22= -30 kN/cm2= 1k= 0,43p(b=5,05t=0,475 k=0,43 =30 ):p=0,660976 [p 0,673]

Portanto b=bef= 5,05 cm

Largura efetiva almaElemento AA

b= 14,6 cm1= -30 kN/cm22= +30 kN/cm2= -1k= 12p(b=14,6 t=0,475 k=12 =30 ):p=0,17 [p 0,673]

Portanto b=bef= 14,6 cm

Como b=bef W=Wef=61,81 cm3

MRd=Weffy/ 1,1 = 61,81 x 30 / 1,1 = 1685 kN.cm


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1.2.1.2)Verificao quanto Flambagem Lateral com toro.

Mrd= fltWeffy/1,1

Calculo de flt

Ney= 203,392 kNNez= 307,558 kN

Me= 1812,684 kN.cm0= 1,011

flt = 0,794

Calculo de Wef e MRd:

Como =0,794 x 30 = 23,82 kN/cm2

b=befW=Wef

Mrd= fltWeffy/1,1= 0,794 x 61,81 x30 / 1,1 = 1338 kN.cm

1.2.1.3)Verificao quanto Flambagem distorcional

No se aplica

1.2.1.4)Cortante resistente

h= 14,6 cmbarra sem enrijecedor de almakv= 5h/t= 30,7371,08(E.kv/fy)^0,5= 62,35h/t 0,43 e j verificado anteriormente W=Wef

Portanto

MRd=Weffy/ 1,1 = 9,1 x 30 / 1,1 = 248 kN.cm


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1.2.2.2)Verificao quanto Flambagem Lateral com toro.

No se aplica pois o eixo de menor inrcia.

1.2.2.3)Verificao quanto Flambagem distorcional

No se aplica

1.3) Dimensio nam ento das teras.(segu nd o NBR-14762/2010)

1.3.1) Flexo Composta

(1309/1338) + (4,7/248) = 0,99 < 1,0 ok!

1.3.2) Momento Fletor e Cortante Combinados

Verificao a 0,75m

(562/1338)2+ (5 /113,48)2= 0,17 < 1 ok!!

1.4)Verificao da Flecha Mxima:

Combinaes de Acordo com Anexo A-Nbr 14762/2010

Flecha 1:

f= 5.M.l2

/48.E.I onde:

M=Mpp+Msc+0,4Mhom+ Vsob= 393,35kN.cmL=600 cmE=20000 KN/cm2I=495,26 cm4

Portanto flecha :

f = 5x393,35x6002/ 48. (20000).(495,26)=1,48< L/180 ok!!


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Flecha 2:

f= 5.M.l2/48.E.onde:

M=Mpp+ Vsuc= - 911,55kN.cm

L=600 cmE=20000 KN/cm2I=495,26 cm4

Portanto flecha :

f = 3,45 < L/120 ok!!

Portanto Perfil adotado para teras: U 165x60#4,75

VI)

VERIFICAO DAS TERAS DE CONTRAVENTAMENTO1) TERAS TPICASVo = 6 met ro s

- Inclinao = 20- Correntes: 02 linha de correntes.-Espaamento entre teras : 2,28 m-Perfil adotado: 2U (165x60#4.75)

1.1) Carregamento s e Esfo ros :

Momentos = Mesmos valores encontrados para tera tpica

Normal Mxima= 59 kN x 1,4 =82,6kN

1.2)Perfil da Tera

Perfil 2U 165 x60 # 4,75

-Caractersticas geomtricas:

bf = 6 cm bw = 16.5 cm

A = 25.59 cm2 Ix = 989.73 cm4 Iy = 121.50 cm4Ixy = 0 cm4 It = 1.92 cm4 xg = -5.76054 cmyg = -8.0125 cm xc = 0 cm yc = 0 cmr0 = 6.58958 cm rx = 6.21889 cm ry = 2.178 cmWx = 123.52 cm3 Wy = 21.07 cm3 Cw = 7633.31 cm6

1.2.1)Clculo de Momento Resistente em X e Y

Como-se dobrou a seo das teras vamos considerar que os momentos resistentesdobraram.

PortantoMx=2676kN.cmMy= 496kN.cm


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1.2.2)Clculo da Normal Resistente de Compresso.

Clculo de Ne

Barras Foras de Flambagem(KN) Fora Critica(KN)

Nex Ney Nez Nexz Ne

Tera de

Contravento

542,13 598,97 1210,60 542,13 542,13

Clculo de Nc,Rd

Barras Fora Resistente de Clculo(KN)

0 Aef Ncrd

Tera de

Contravento

1,19 0,55 25,59 353,67

1.3) Dimensio nam ento das teras.(segu nd o NBR-14762/2010)

1.3.1) Flexo Composta

(82,6/353,67) + (1309/2676) + (4,7/496) = 0,73 < 1,0 ok!

Portanto Perfil adotado para teras de Contraventamento: 2U 165x60#4,75

VII) Estimativa de Peso da Estrutura

Prticos = 7820 Kgs

Teras e Longarinas = 13280 Kgs

Contraventamentos e Tirantes, Mo Francesa = 2950 Kgs

Pilares do Oito= 2000 Kgs

Peso/ m2= 26050/1285 =20,2 Kg/m2+- 3%


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VIII) Projeto de Arquitetura


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IX) Projeto Estrutural

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