Paulo Cicero Gracindo Junior

PROJETO DE UM GALPAO INDUSTRIAL COM A FACHADA EM

ARQUITETURA MODERNA

Trabalho de Conclusao de CUfSO aprescntadaao Curso de Especializac;ao em EstruturasMetalicas da Faculdade de CienciasExatas da Univcrsidade Tuiuli do Parana,como requisito parcial para a obten930 doTitulo de EspeciaiistaOrientadora: Mara Cristina Dietsch

CURITIBA

2007

RESUMO

Esta rnonografia tern por finalidade a apJicayao do conhecimento obtido naparticipac;ao do curSQ de especializac;ao em estruturas metaiicas,o vasta conteuda apresentada no cursa sera apJicado em partes da projeta de urngalpao industrial, seraa aplicadas as tearias de dimensionamento de estruturasmetaiicas.A preocupayao de um predio fachada em arquitetura modema, foi considerada comodiferencial, para isto foram aplicados as conceitos das disciplinas introdut6rias docurso.Nao sera abordado nesta monografia dimensionamento e calculo referente a elementosde concretos como fundac;oes, alvenarias e lajes.o dimensionamento sera somente dos perfis da estrutura do galpao, sendo que asiigac;oes, bases, e 0 predio de fachada nao seraa abordadas nesta monografia.Serao utilizadas as seguintes normas para ca\culo das estruturas:NBR 8800/1986 - Projeta e Execll,ao de Estruturas de A,o de Edificios;NBR 6120/1980 - Cargas para 0 calcula de estruturas de editica,oes;NBR 6123/1988 - For,as devidas aa venta em edifica,oes;AWS D 1.1/96 - American Welding Society.

LISTA DE FIGURAS

FIGURA I - MAQUETE ELETRONICA 9FIGURA 2 - MODELO ESTRUTURAL... .. 10

FIGURA 3 - GRAFICO DAS ISOPLETAS DA VELOClDADE BAslCA DOVENTO 11FIGURA 4 - MODELO DE CONSTRUCAO 13FIGURA 5 -CARREGAMENTO DEVTDO AO PESO PROPRIO 15FIGURA 6 - CARREGAMENTO DEVIDO A SOBRECARGA 16FIGURA 7 - CARREGAMENTO DEVIDO AO VENTO... . . 16FIGURA 8 - MOMENTOS FLETORES ATUANTES CONFORME CASO I 17FIGURA 9 - MOMENTOS FLETORES ATUANTES CONFORME CASO 2 17FIGURA 10 - DlMENSOES TRELICAMENTO PARA COLUNASCOMPOSTAS... . 19FIGURA II - ESFORCOS E RESUL TANTES NA COLUNA DO PORTICO 20FIGURA 12 - PERFIL DA COLUNA... . .21

SUMARIO

l.lNTRODU<;:AO.. .. 82.0BJETIVOS.. . 83.MEMORIAL DESCRITIVO.. . 83.I.FUNDA<;:OES.. . 93.2.PAREDES.. . 93.3.ESTRUTURAS.. . . 93.3.I.Colunas dos porticos.. . 93.3.2.Vigas dos p6rticos.. . 93.3.3.Estrutura do predio de escritorios.. . 934.COBERTURA E TAPAMENTO LATERAL.. . 93.5.REVESTIMENTOS.. . 103.6.PISO.. . 103.7.ANTEPROJETO E MODELO ESTRUTURAL......... IO4.DrMENSIONAMENTO.. . 104.1 CALCULO DOS ESFOR<;:OS DEVTDO A A<;:AODO VENTO.... .. 104.1.1 Velocidade basica do vento- Vo.. . 114.1.2 Fatotopografico-S,.. . 114.1.3 Fator rugosidade. dimensoes e altura sabre 0 terreno - S2.. . 114. I A Fator estatistico - S3 124.1.5 Velocidade caracteristica do vento - Yk.. . 124.1.6 Pressao dinamica.. . 124.1.7 Coeficientes de pressilo.... . 124.1.8 Coeftcientes de pressao externa... .. 124.1.9 Coeficiente de pressao interna.. . . 124.2 DIMENSIONAMENTO DO PERFlL DAS TER<;:AS. . 134.2.1 Carregamento nas telhas de cobertura.. .. 134.2.2 Dimellsionamenta das teryas da cobertura.. . 134.2.3 Perfil dimensionado 134.3 DIMENSIONAMENTO DO PERFIL DO FECHAMENTO LATERAL. . 134.3.1 Carregamento nos fechamentos laterais... . 144.3.2 Dimensionamento dos perfis dos fechamentos laterais.. . . 144.3.4 Pertil dimensionado.. . 144.4 DIMENSIONAMENTO DAS TESOURAS DO PORTICO.. . . 144.4.1 Modelo de carregamentos.. . 154.4.2 Pre-dirncnsionamento de vigas a flexao.... . 164.4.3 Dirnensionamento do perfil das tesouras do portico.. . 184.4.4 Flambagem local da alma.. . 184.4.5 Flambagem local da mesa.. . 184.4.6 Flambagem lateral com lor,iio.... . 184.4.7 Flecha maxima admissiveL . . 184.4.8 Veriftca,iio ao cisalhamento... .. 194.5 DlMENSIONAMENTO DAS COLUNAS DO PORTICO... 19

4.5.1 Dimensionamento da coluna... ...204.5.2 Resistencia da compressao.. ...214.5.3 Flambagem local da alma.. ..214.5.4 Flambagem local da mesa.. . .224.5.5 Flambagem lateral com tor~ao.. . 224.5.6 Resistencia ao cisalhamento.. . . 225. CONCLUSAO.. . .22REFERENCIAS BlBLIOoRAFICAS.. . ..23ANEXOS.... . .24

1 INTRODU<;:AO

Nao e novidade que 0 sistema de construyao metalica esta se desenvolvendo,

impulsionada pela moderniza9ao dos equipamentos no processo de produ9ao de pe9as,

novas tecnoiogias de protec;ao a corrosao e frente ao fogo, fomecem velocidade de

construyao e beleza inimaginaveis a constrw;6es de casas, predios e industrias.

As vantagens da construy80 em 390 frente a outros tipas de construy30 estao

sendo amplamente discutido nos meios tecnicos e de arquitetura.

Pon:':mexiste a carencia de profissionais que dominem 0 calculo das estruturas

construidas em a90. A aplica9ao de materiais de maneira erronea, 0

sliperdimensionamenta de pCC;3Scom gasto excessivo de materiais e metodos de

protc9ao a corrosao e frente ao fogo inadequadas, comprometem a vantagens e 0

eredilO do sistema.

20BJETIVO

Aplicar parte dos calculos e ensinamcntos adquiridos durante 0 curso de

especializayao em estruturas metalicas, na execuyao do projeto de um galpao industrial

cuja fachada tem apelo estetico modemo.

3 MEMORIAL DESCRITIVO

a presente projeto refere-se ao dimensionamcnto de urn galpao e predio

escrit6rio anexo para uso industrial. com area construida total 1500 m2 localizado na

cidade de Ribeirao Pires - SP; onde a topografia do local apresenta muitas arvores e

area industrial parcialmeme desenvolvida~ tendo como cola media dos obstaculos dez

metros. Conrorme a (Figura I).

FIGURA I - MAQUETE ELETRONICA

3.1 FUNDACOES

De acordo com previas amllises do solo do terreno, as fundayoes sao do tipo

estacas escavadas com trado medinico conforme projeto de fundac;oes.

3.2 PAREDES

As paredes serao executadas com bloeas de concreto vazado aparente com

dimensoes 14 em x 19 em x 39 em assentados com aplic3yao de argamassa no tra90

I :4 de cimenlo e areia.

3.3 ESTRUTURA

3.3.1 Colunas dos p6nicos

As colunas serao em pertis metalicos de alma cheia tipo H. Sera utilizado os

perfis da tabela do fabricante Gerdaul A90minas.

3.3.2 Vigas dos p6rticos

As vigas seraa em pertis metalicos alma cheia tipo W. Sera utilizado os perfis

da tabela do fabricante Gerdaul A90minas.

3.3.3 Estmtura do predio de escrit6rios.

Os pertis utilizados na construyao da estrutura do predio de escrit6rios serao

especiais sendo pedis calandrados e perfis tipo caixao, fabricados em caldeiraria.

3.4 COBERTURA E TAPA MENTO LATERAL

Cobertura com telhas tipo de a90 galvanizado trapezoidal 40, ter9as em pcms

laminados.

10

3.5 REVESTlMENTOSAs paredes seraa revestidas extemamente com argamassa de cimento, cal e

areia em tres servic;os, ou seja, saJpique, reboco grosso e massa fina.

3.6 PISOSNo gaJpao sera executado urn contrapiso de concreto com tratamento

superficial. No escrit6rio sera executado urn contrapiso de concreto e inslalado

rcvestimcnto cenimico.

3.7 ANTEPROJETO E MODELO ESTRUTURA.

o modele estrutural selecionado para 0 gaJpaoe 0 de porticos em vigas de alma

cheia com contraventamentos para 0 galpao de annazenagem e de vigas em balanc;o

com colunas compostas para 0 escritorio. A (figura 2) aprescnta 0 anteprojeto do

gaJpao em estudo.

FIGURA 2 - MODELO ESTRUTURAL

I,•• ~I11111 ~

i

3 DIMENSIONAMENTO

4.1 CALCULO DOS ESFORC;OS DEVIDO A AC;AO DO VENTO

Todos os calculos, formulas aplicadas, dimensionamento da estfutura do galpao em

estudo, estao apresentadas no ANEXO I.

o caleulo sera feito segundo a norma NBR 6123/1988. - For,as devidas ao

vento em edificayoes.

II

Como dado preliminar para retirada da variavel V 0-- que define a velocidade

basica do vento, esta e retirada da isopleta can forme (Figura 3) dado que na cidade de

Ribeirao Pires estado de Sao Paulo.

4.1.1 Velocidade basica do vento - Yo

A velocidade basica do vento, Yo. e a velocidade de uma rajadade 3 s, excedidaem media uma vez em 50 anos, a 10 m acima do terreno em campo aberto e plano.

o valor retirado para a local citado e de V0 = 42 m/s. Os outros valores

adotados para 0 projeto deste galpao e sua descric;ao con[onne a norma sao os

seguintes:

FIGURA 3 - GRAFICO DAS ISOPLETAS DA VELOCIDADE BAslCA DOVENTO

FONTE: ABNT 612311988

4.1.2 Fato (opografico - SI

o fator topografico, SI leve em considera~ao as variac;oes do rei eva do terreno.

Para 0 projeta em questao adotaremos SI = 1,0 que e para um terreno plano ou

fracamente acidentado.

4.1.3 Fator rugosidade, dimens5es e altura sabre 0 terreno - S2-

12

o fator, 82 considera 0 cfeita combinado da rugosidade do terreno, da varia<;3o

da velocidade do vento com a altura acima do terrenD e das dimensoes da edific3((aO

OU parte da edific8c;ao considerada.

Serao adotados as scguintes valores para S2:

- Categoria rv, cidades pequenas e seus arredores.

- Classe B, tada edific8t;aO au parte de edific3c;ao para a qual a maior dimensao

horizontal ou vertical da superficie frontal eSleja entre 20 m e 50 m.

- indices devido a altura da edific3c;ao ver ANEXO I

4.1.4 Fator eSlalislico - S,o fator estatistico S) e baseado em conceitos estatisticos, e considera 0 grau de

seguranc;a rcquerido e a vida util da editic8c;ao.

Sera adotado 83 = 1,0, definido para edific8c;oes para hoteis e residencias.

Edificac;oes para comercio e industria com alto fator de ocupa~ao.

4.1.5 Velocidade caracteristica do vento - Vk

E determinada pela fonnula VI.: = VU*S[*S2* S3

4.1.6 Pressao dinamica

A pressao dinamica depcnde essencialmente da velocidade Vo do vento e dos

fatores que a influenciam.

4.1.7 Coeficientes de pressao

Como a fon;a do vento depende da diferen<;a de pressao nas faces opostas da

parte da edifica~ao em estudo, as coeficientes de pressao sao dados para superficies

externas e superficies internas.

4.1.8 Coeficientes de pressao extern a

Os valores para ca1culo foram retirados da labela 7 da NBR 6123/1988, seus

valores sao para constrw;:oes com Fonna e telhados multiplos, simetricos e de tramos

iguais.

4.1.9 Coeficiente de pressao interna.

o valor do coeticiente de pressao interna Cpi para 0 caso estudado foi retirado

do paragrafo c do item 6.2.5 da NBR 612311988.

13

Na estrutura estudada existem dais portoes de 40 m2 cada e uma abertura de 20

m2 na base do tapamento lateral superior de cada lado, a razao entre as areas e 2 e,

portanto 0 Cpi = + 0,5.

4.2 DIMENSIONAMENTO DO PERFIL DAS TERCAS

Sera utilizada na cobertura lelha de a~o g.lv.nizado modelo trapezoidal 40 mm

de altura da onda alta com espessura de 0,5 mm.

4.2.1 Carregamento nas tel has de cobertura.

Peso proprio PI' = 50 N/m'

Sobrecarga con forme NBR 880011986 SC = 250 N/m'

4.2.2 Dimensionamento das tery3S da cobertura.

As tcn;as seraa dimensionadas segundo as combina<;:oes entre peso proprio,

sobrecarga e fon;3s devido a ayila do vento. Serao consideradas como biapoiadas nas

tesouras e travadas lateralmente por barras redondas.

4.2.3 Perfil dimensionado

o perfil utilizado PI receber os esfor~os tr.nsmitidos pela telha, sera 0 perfil C

152 x 12,20 kg/m. Este se encontra com uma carga nominal de calculo na ordem de

70% de sua capacidade.

Para verificar 0 peso proprio estimado temos 5 ter~as de 35 m pesando 12,20

kg/m por lado do galpiio, tot.lizando 21350 N, para 9, 10m x 35 m ou seja, 318,5 m'

Que e igual a 67 N/m2 e mellor que 80 N/m2 , que foi utilizada para caiculo.

o fator determinante para calculo foram os esfon;:os devido it a~ao do vento. 0

modo de constru~ao utilizado para as ter<;:asde cobertura pode ser vista na (Figura 4).

FIGURA 4 - MODELO DE CONSTRUCAO

4.3 DIMENSIONAMENTO DO PERFIL DO FECHAMENTO LATERAL.

14

No fechamento lateral serfio utilizadas alvenaria nao estrutural ate a altura de

7,5 metros e telha de ac;ogalvanizado modelo trapezoidal 40 mm de altura da onda alta

com espessura de 0,5 mm nos 2,50 metros restantes.

4.3.1 Carregamento nos fechamentos latera is.

o carregamento a ser aplicado no dimensionamento do fechamento lateral e 0

de carga devido ao vento, com 0 valor de carregarnento deste, iremos obler na tabela

do fabricante d. telha a distilncia entre apoios.

4.3.2 Dimensionamento dos pedis dos fechamentos laterais.

Sera utilizado um perfil em cada extremidade da telha de fechamento lateral. A

distancia maxima entre eies, segundo 0 fabricante para carga de calculo e de 2,50 m.

Cad a perfil tera. como area de influencia a metade das distancias entre apoios.

4.3.3 Perfil dimensionado.

o perfil lItilizado para receber os esforc;os transmitidos pebs telhas do

fechamento lateral, sera 0 perfil C 101 x 7,95 kglm. este se encontra com uma carga

nominal de calculo na ordem de 59% de sua capacidade.

o fator determinante para calculo foram as esforc;os devido a ac;ao do vento.

4.4 DIMENSIONAMENTO DAS TESOURAS DO PORTICO.

o dimensiollamento do perfil das tesouras dos porticos do galpao sera efewado

de modo a suportarem as esfon;:os transmitidos dos carregamentos das terc;as da

cobertura. Serao utilizados perfis de alma cheia do tipo PerfilT

Para calculo de peso proprio sendo que.ia foram obtidos os perfis das terc;as e as

propriedades das telhas de coberturas temos.

Peso proprio PP I = 50 N/m2 (terc;as e contraventamentos)

Peso proprio estimado da tesoura PP2 = 80 N/m'

Peso proprio da telila PP3 = 50 N/m'

Sobrecarga con forme NBR 8800/1986 SC = 250 N/m'

Para calculos dos esfon;:os no estado limite serao consideradas as segllintes

combinayoes dos carregamentos.

Caso I = 1,3 Peso Proprio + 1,4 Sobrecarga + 1,4 x 0,6 Vento

Caso 2 = 1,3 Peso Proprio + 1,4 Vento + 1,4 x 0,65 Sobrecarga.

Para 0 dimensionamento da tesoura serao desconsideradas as decomposic;oes

das forc;asem componentes devido a pequena inclinac;ao do telhado.

As forc;as adjacentes a cumeeira serao unificadas, para simplificac;ao de calculo

estando esta a favor da seguranc;a.

Para calculo do momento tletor maximo sera utilizado 0 software Ftool - Two

Dimensional Frame Analysis Tool Versao 2.11 desenvolvido par Luiz Fernando

Martha.

No caso de barras tletidas a NBR 880011986, e aplicavel ao dimensionamento

de barras prismaticas em sec;5es transversais, T, 1-1,e caixao duplamente simetrico,

tubulares de sec;ao circular, U simetrica em rela<;ao ao eixo perpendicular a alma.

Nesses casos todas con tendo apenas elementos com relaC;30bit igLiaisOLiinferiores as

dadas na NBR 8800/1986 - Tabela I.

4.4.1 Modelo de carregamentos

as modelos dos carregamentos apJicados a estrutura serao apresentadas nas

figuras a seguir.

Na figura 5 sera apresentado 0 carregamento devido ao peso proprio da

estrutura, que sao os elementos pertinentes a cobertura, as terc;as, as telhas da

cabertura, as contraventamentos e acessorios de fixac;ao.

FIGURA 5 - CARREGAMENTO DEVLDO AO PESO PROPRIO.

Corregomerlto = Peso PrOprioP1

Na figura 6 sera mostrada 0 carregamento da sobrecarga de norma apJicada aos

elementos de cobertura con forme NBR 880011986

IS

16

FIGURA 6 - CARREGAMENTO DEVIDO A SOBRECARGA

Corregomento '" Sobrecorgo se1

17500

Na figura 7 sera apresentado 0 carregamento devido a a<;;5.odo vento con forme a

norma NBR 612311988, porem para simplifica9iio de calculo 0 carregamento que eperpendicular ao perfil sera considerado como normal ao plano horizontal e nao sera

decomposto.

F1GURA 7 - CARREGAMENTO DEVIDO AO VENTO

4.4.2 Pre-dimensionamento de vigas a flexao

Para 0 prc-dimensionamento de lima viga a flexao devemos partir da condic;ao

de que a mesma estani trabalhando no maximo no estado limite piastico. Devemos

en tao procurar uma sCyao transversal para a viga que passa atender it condilYao limite

de utilizac;ao.

17

MnS 1,25 W fy

as graficos de momento fletores atuantes nas tesouras da estrutura serao

aprescntados, segundo as combinac;6es do item 2.4.

A Figura 8 mostra 0 resultado dos carregamentos segundo 0 caso I.

FIGURA 8 - MOMENTOS FLETORES ATUANTES CONFORME CASO I

('::1S0 1 = 1.3 Peso Proprio + 1A Sobrecargn + 1.-1x 0,6 \" ellto

A figura 9 apresenta 0 resultado dos carregamentos segundo 0 caso 2.

FIGURA 9 - MOMENTOS FLETORES ATUANTES CONFORME CASO 2

Coso 2 = 1,3 Pe90 Pr6prio + 1,4 Vento + 1,4 x 0,65 Sobrecargo

18

Con forme resultados acima podcmos verificar que 0 carregamenlo do caSD I,

define 0 momento maximo atuante na tesoura do portico 71,2 kNxm.

o perfil seleeionado no pre-dimensionamento e 0 perfil W 250 x 22,3 kg/m.

4.4.3 Dimensionamento do perfil das tesouras do portico.

o perfil da tesoura do portico sera dimensionado pelo metodo dos estados

limites conforme a norma NBR 8800/1986, este sera desenvolvido levando em conta

que passa suportar 0 carregamento scm descnvolvcrflarnbagcm da alma, flambagcm

da mesa e flambagem lateral com ton;ao. Serao verificadas ainda a flecha maxima

alllante, e a capacidade resistencia ao cisalhamento.

4.4.4 Flambagem local da alma

o calculo da resistencia do perfil quanta a flambagem local da alma se deve ao

fato de que um perfil mllito esbelto pode ter um defeito local em sua alma antes que 0

perfil como urn todo atinja a sua capacidade de carga, e ocorrer urn colapso c

comprometer a cstrutura.

o perfil escolhido c compacto quanto a flambagem local da alma e pode ser

utilizado ate atingir a plastiticac;ao total da Se9aO.

4.4.5 Flambagem local da mesa

o calculo de resistencia do perfil quanto a flambagem local da mesa, e devido a

mesma situac;ao do item anterior.

o perfil escolhido e compacto quanto a flambagem local da mesa e pode ser

utilizado ate atingir a plastifica930 total da se930.

4.4.6 Flambagem lateral com toryao.

A calculo da resistencia do perfil quanta a flambagem lateral com torc;ao edevido a possibilidade do perfil torcer antes que seja atingido 0 carregamento, esta

situayao leva em conla 0 travamento do perm ou contenc;aa lateral e a raia de girayao

minima do perfil.

o perfil selecionado e semicompacto quanto a flambagem lateral com torc;ao,

porern satisfaz 0 carregarnento da estrutura em estudo.

4.4.7 Flecha maxima admissivel

A tlecha maxima admissivel conforme nonna NBR 8800/1986 para elementos

de cobertura e de 11180 do vao.

19

o perfil escolhido atende a essa verific3ltaO.

4.4.8 Verific3cr8.oao cisalhamento

A verific3930 ao cisalhamcllto utiliza-se do valor maximo da cortante atuanle na

estrutura e sua capacidade de suportar, nonnalrnente para situacrao de coberturas esta

nao e detenninante, a nao ser que haja a presencr3 de aberturas na alma das vigas, 0

que pode comprometer a resistencia a cisalhamento do perfil.

a perfil selecionado atende esta veri fic3crao.

o perfil utilizado para fabrica<;ao da tesoura e feccber as esfon;os dos

carregamentos da cobertura, sera 0 perfil W 250 x 22,3 kg/m, este se encontra com

uma carga nominal de caJculo na ordem de 88% de sua capacidadc.

4.5 DIMENSIONAMENTO DAS COLUNAS DO PORTICO.

Scrao utilizados perfls compostos para construyao das colunas dos porticos da

estrutura em estudo. Esta sera fonnada por dois perfis laminados tipo C com uniao por

treli9amento. Para que csta funcione como uma col una sera seguida as recomendal;oes

da NBR 880011986 constantes na Figura 10.

FIGURA 10 - D1MENSOES TRELICAMENTO PARA COLUNAS COMPOSTAS

FONTE - NBR 880011986

20

A figura I 1 apresenta 0 resultado dos carregamentos segundo 0 caso 1.

FIGURA II - ESFOR<;:OS E RESUL TANTES NA COLUNA DO PORTICO.

4.5.1 Dimensionamento da col una

A coluna sera dimensionada segundo os estados limites de flambagem local da

alma, flambagem local da mesa, tlambagem por tOT930lateral e cisalhamellto dos seus

elementos.

Os carregamentos aplicados it col una sao os seguintes:

FOfyas de compressao devido ao peso proprio da estrutura e carga de vento

atuante na cobertura, e sobrecarga.

Fon;as na horizontal, devido a reayao dos apoios do fechamento lateral, carga

de vento nos elementos de vedayao, componente horizontal devido a acyfio do vento na

cobertura.

o coeficiente de engastamento utilizado e pela forma escolhida dos apoios a

collllla sera engastada a base e ligac;ao sera rigid a entre a tapa da coluna e tesaura.

21

FIGURA 12 - PERFIL DA COLUNA.

Par esse motive k = 0,7.

As dimensoes em corte da colulla composta sao como visualizada lla figura 12.

2DO

r-' '----..

~ rl- I ~II I

~=1-

16'

w.r.o Perfil Composto

4.5.2 Resistencia a compressao.

Ap6s 0 c,;lculo da flambagem do perfil isolado foi confirmado que 0 meslno

nao e determinanle no calculo, au seja, como a esbeltez maxima da pCy8 isolada e

menor que a esbeltez da coluna como urn todo. 0 dimensionamento fica detenninado

pela flambagem da eoluna.

Para calculo de PC((3Scomprimidas fonnadas par barras compostas, e ulilizada a

curva c.

Ap6s 0 calcuio da maxima resistencia da colulla fai determinado que esta

suporta 0 carregamento a compressao que esta atuando.

4.5.3 Flambagem local da alma

Apos 0 calculo de dimensionarnento considerando a flambagem local da alma

verificamos que a colulla e compacta.

o earregamento suportado de eidculo leva em considerac;ao a eapaeidade de

carga dos dois pedis da coluna com posta.

22

4.5.4 Flambagem local da mesa.

Apos 0 calculo de dimensionamento considerando a flarnbagem local da mesa

verificamos que a cal una e compacta.

a carregarnento suportado de calculo leva em considerayao a capacidade de

carga dos dois perfis da coluna composta, podendo atingir a plastifica930 total da

scc;ao.

4.5.5 Flambagem lateral com tor93o.

Apos 0 ca\culo dos elementos a flambagem lateral com ton;:ao veriticou se que

a cailina contem elementos semicompactos e 0 calculo deveria seguir com rcduyao na

carga.

4.5.6 Resistencia ao cisalhamento.

A cailina foi definida como compacta quanta ao cisalhamento.

as pertis utilizados para fabric3<;3o da cal una e receber os eSfOfyOS dos

carregamentos, sera 0 perfil 2 C 203 x 17, I kg/m, este se encontra com uma carga

nominal de calculo na ordem de 70% de sua capacidade.

5 CONCLUsAo

Concluimos que 0 dimensionamento de galpao e algo trabalhoso, que deve ser

feito com cautela, somenle algumas partes de urn galpao como 0 que esta sendo

estudado, foi desenvolvido em algumas dezenas de paginas, sao varios itens a serem

observados, como a escolha do sistema estrutural ou da condi<;ao de apoio, se estes

forem escolhidos de forma erronea podem prejudicar todo 0 calculo e por a estrutura

em colapso.

23

REFERENCIAS BIBLIOGRl\FICAS

BELLE I, IIdony Helio, Edificios Industriais em A,o. Projeto e o8lculo. I. ed. Sao

Paulo: PINI, 1994

BRAGAN<;A, Antonio Carlos da Fonseca Pinheiro. Estruturas metalicas.

Calculos, detalhes, exercicios e projetos. I. ed. Silo Paulo: Edgard Blucher, 2001.

PFEIL,Walter; PFEIL, Michele Schubert. Estruturas de "1'0. Dimensionamento

pnitico. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000.

MEMORJAL DE CALCULO

CALCULO DOS ESFORCOS DEVIDO A ACAO DO VENTO

Velocidade basica do vento - Vu

VO:= 42~

Fator topografico

SI := 1.0

Fator rugosidade, dimens5es e altura sabre 0 terreno Sz-

Categoria IV

Classe Bb := 0.85

Fr:= .98

p := .125Z:=~ ~

10

15

52= bF{fof

(0.76J52 = 0.83

0.88

Fator estatistico - SJ

53 := 1.0

Za:= Z·m

24

Vk:= VQ·SI·S2·S3

Velocidade caracteristica do vento Vk

(

32.082JVk = 34.986 ~

36.805

Pressao dinamica

. -,m,,-_2m

(

0.631 Jq = 0.75 .~

0.83 m

Coeficientes de pressao externa

Paredes

Con forme desenho 0002/06 A

TelhadoConforme desenho 0003/06 A

Coeficiente de prcssao intema.

Cpi := 0.5

para h=Smh=

10mh=

15m

Carrcgamento nas tel has de cobertura

SC:= 250~2m

Peso Telha = 50 N/m'Peso perfil + travamento = 80 N/m2

25

Vento:= -1.5.S30J::!...2m

NVento = -1245·-

2In

Combinarroes

Carregamento 1 := PI' + SC

Carrcgamento I == 380.~2m

Carregamento2 := PP + Vento

Carregamcnto2 = -I 115.~2m

Valores Tipicos de Pesos GR·40rem e'~~"oe PUll rl' ~tI

Peso 0'13 O~ 030 0.95 12!1!U? ';,1,0{)

1237

< Cod. CeCpe Medioa ~190'1 a - O'

17' A I n I 8? I ~I.~I"D-081-0.61-061 -20 -15 -08V(]ICft!9 de calculo Valoft!9 de calculo

pcro le!loura parcterycetelha::s

kgfCarregamento2 = -114· 2

In

.~",~)jJr'-

~

'i1~, ,"~,, ."

\.'ao(m) fk rim')"3 0,5 065 0.8 {l,95

115 28933t. ." !J25 618,>0 200232 299 365 429,7; 147 170 220 268 315'00 '"' 130 "8 205 24i'25 89 '03 133 102 19i250 11 &3 107 120 lSl275 " G2 80 98 115

300 " 48 " 75 89325 J3 " " 59 7D350 " 30 39 47 56375 21 25 " 30 ·15

'.•..

~

..-4 ,

,.~1""00'0

Distilncia maxima indicada para telha 0,5 mm e carga 122 kgt'lm2 e igual 2 111

26

Dimensionamento das terc;:asda cobertura.

Sera estimada carga de 80 N/m2 para peso proprio de ler~as e lravamenlas

PPI :~ 2m.80~2m

Peso pr6prio terc;:as

1'1'1~ 160.~m

PP2 :~ 2m.50~2

mPeso Proprio Telhas

PP2 ~ IOO.~m

1'1'3:~ PPI + PP2

1'1'3~ 260.~m

SCI :~ 2m.250~2

m

SCI ~ 500.~m

Sabrecarga

Vento I := 2m· Vento

VentoI ~ -2490.~m Vento I

Combinac;:oes

Peso Proprio + Sabrecarga

(PP3 + SCI)·cos(17deg) ~ 726.8.~ Eq I - Eixamy

(PP3 + SCI)·sin(17deg) ~ 222.2.~ Eq 2 - Eixam X

Peso Proprio + Vento

(PP3·cos( 17·deg))+ VentoI ~ -2241.4.~m Eq 3 - Eixa Y

27

PP3·sin( 17deg) = 76...!:I.m

28

NQy:= 2241-

Para dClcnninar OSesfor~os solicitantes na ter~a sera utilizada 0 resultado da Eq 3.

Eq 4 - EixoX

!,:= 5m

?Qx·l-

Mmt:=--8

Mmt = 237.5·N·m

mQx := 76..!:1.

m

Distancia entre porticos

Qy.12Mmt2:= -8-

Qx·1Vmt:= --

2

Mmt2 = 7003.I·N·m Momento Fletor Maximo Atuante Eixo Y

Momenta Flctor Maximo Atuante Eixo X

VOlt = 190N

Perfil Adotado

C 152 x 12.20 kg/m

A90 ASTM A - 36

fy:= 250MPa

E := 205000MPa

h := 15.2cm

Ap:= 15.5cm2

bf := 4.8cm

tf := .87cm

tw := .51cm

Zy:= 1.12·Wy

EixoXX

Eixoyy

Ix := 546cm4

Wx := 71.7cm3

Iy := 28.8cm 4

Wy := 8.16cm3

rx := 5.94cm ry := 1.36cm

Zx:= 1.12·Wx

Verifica~ao da ter~a

Momento fletor resistente

Eixo de maior inercia

rlambagem local da alma

hAa:= -

tw

Aa = 29.8

Apa:= 3.5itApa = 100.2

"Kja a flex!!::>

lx = 80.3·cm3

All < Apa a viga e compacta quanta a alma

Mpl := zx·ry

Mna:= MplMna = 20076·N.m

Flambagem local da mesa

brAm:= -trAm = 5.5

Apm= (038 it)Apm = 10.9

Am < Apm a perfil e compacta em relagaa a mesa

Mnm:= Mpl

Mnm = 20076· N·m

29

30

Flambagem lateral com tor~ao

LO ~ 0 travada nas telhas

Mnlt:= Mpl

Mnlt = 20076·N·m

Eixo de menor inercia

Flambagem local da alma

>-at:= ~Iw

>-aI = 29.8

Apal := 1.2· rI~ fy

Apal = 34.4

AaI < Apa 1 compacta quanta a alma

Mpll := Zy·fy

Mnal := Mpll

Mna I ~2284.8·N·m

Flambagcm local da mesa

Ami :=!:i:If

Ami ~ 5.5

Apm I := 0.38· rIfryApml = 10.9

Am1 < )"pm1 compacta quanta a mesa

Mnml := Zy·fy

Mnm I = 2284.8· N·m

Flambagem lateral com torc;ao

LO ~ 0 travada nas tel has

Mnltl :~ Mpll

Mnltl ~ 2284.8·N·m

Verificac;ao do esforc;o combinado

Carregamellto PP + SC

Mdx +~$1.0cjlb·Mnx cjlb·Mny

IA·Mmt + 1.4·Mmt2 ~ 0.7 < 1,00.9·Mnal 0.9·Mnm

Verificac;ao ao cisalhamento

An ~ 29.8

APV:~ 1.08 (Irr;

k :~ 5.34

APV ~ 71.5

lea < lepv e compacta para a cisalhamento

Aw:= h·tw

Vpl :~ Aw·fy

Yn:~ 0.6Vpl

Vn ~ I t6280NcjlV:= 0.9

cjlv·Vn = 104652]1}Ok

V Perfil

Verificac;ao da flecha maxima

Flecha admissivelI

:~ 180

31

Perfil Ok

fl = 27.8·mm

qy := 728.!:!m

na := (2-). qy.\4384 E·\x

fla = 5.3·mm

32

Flecho

Perfil adotado C 152 x 12.2 kg/m csta .proy.do para os csfor~os solicit.ntcs nasterl,:3S da cobertura.

Dimensionamento do perfil do fechamento lateral

NVcnto2:= 1.0·750-

2m

Vcnto2 = 750.~2

In

V.!o(m) !klfm')043 0.5 065 0.8 0.95

125 189 :!3': 431 !J25 GI8I!:IO 100 131 299 365 '"115 '" 170 220 168 315100 1'1 130 '" 205 2"225 " 103 \33 162 19i250 71 " \07 130 153275 54 61 80 98 115300 " " 62 75 "325 3J 38 49 59 70350 16 30 " 4i 56375 11 25 31 39 ."

Vent02 = 76. kgf2

m

Distiincia maxima indicada para telha 0,5 mm e carga 77 kgf/m2 e igual 2,50 m

Esforc;os atuante eixo y

Area de influencia 2500 mm

PP (perfil + travamento)

NPP4 := 60-·1.25m2m

NPP4 = 75·-

m

PP (Telhas)

NPP5 := 50-·1.25m2mNPP5 = 62.5--In

PP6 := PP4+ PP5 PP6 = 137.5.~m

Esforc;os atuante eixo X

Vento

NVento3.- 1.25m·1.0·750-

2mN

Vento3 = 937.5·-m

Esforyos internos solicitantes

qxl = 9375.~mN

qyl = 137.5·-m

Momento maximo eixoX

qxl.12Mx:=--

8

qx 1 := Vento3

qyl := PP6

33

Mx = 2929.7·N·m

Momenta maximo eixoy

qyl.12My:= -S-

My = 429.7·N-m

Cortante maxima eixo X

IVx:= qxl·

Z

Vx = 2343.8N

Cortante maxima eixo YI

Vy := qyl·Z

Vy = 343.SN

V2:=~

V2 = 236S.8N

Perfil Adotado

C 100 x 7.95 kg/m

Ayo ASTM A-1h,!X,,:= 2S0MPa

~:= 20S000MPa

hS:= IO.lem

ApS:= IO.lem2

bf5 := 4.01em

lfS := .75cm

twS := .457cm

m«fdM ern [mmJ

EixoIx5 := 159.5cm 4

Wx5 := 31.4cm3

EixolyS := 13.lcm4

WyS:= 4.61em3

ryS:= 1.14cmrx5 := 197cIl1

34

35

ZyS:= 1.12·WyS ZxS:= 1.12·WxS

Verifica~ao da ten;a

Momento fletor rcsistente

Eixo de maior inercia

Flambagem local da alma

MS:=~tw

AaS = 29.8

ApaS:= 3.SnApaS = 100.2

Aa < )..pa a viga e compacta quanta a alma

Zx5 = 35.2·cm-'

MplS := ZxS·fy

MnaS:= Mpl5

MnaS = 8792·N-m

Flambagem local da mesa

AffiS:= ~tf

AffiS = S.S

Apm5= (0 38·n)ApmS = 10.9

Am < I.pm 0 perfil e compacta em re18980 a mesa

Mnm5 := Mpl5

MnmS = 8792· N- m

36

Flambagem lateral com to,,;ao

LO~ 0 travada nas tel has

MnIt5:= MplS

MnltS = 8792·N·m

Eixo de menor inercia

Flambagem local da alma

>.a6:= ~tw

>.a6 = 29.8

Apa6:= 1.2.JtApa6 = 34.4

Aal < Apa1 compacta quanta a alma

Mpl6 := ZyHy

MnaS = 8792·N-m

FJambagem local da mesa

Affi6:= !o!'tf

Am6 = 5.5

Apm6 :~ 0.38· rIFryApm6 = 10.9

Am I < Apm1 compacta quanta a mesa

Mnm6 := ZyS·fy

37

Mnm6 = 1290.8·N-m

Flambagem lateral com toryao

LO = 0 Iravada nas lei has

Mnlt2:= Mp15

Mnlt2 = 8792·N·m

Verificacao do esfon;o combinado

Carregamento PP + SC

Mdx +~$ 1.0",b· Mnx ",b· Mny

~+~=O~0.9.Mna5 0.9.Mnm5 . 1,0 Perfil Ok

Verifica~ao ao cisalhamento

Aa6 = 29.8 k2 := 5.34

Apv6 := 1.08 J k2.!=:fy

Apv6 = 71.5

]..a < I-pv6 e compacta para 0 cisalhamento

Aw5 := h5·tw5

VplS := Aw5·ty

VnS := O.6Vp15

Vn5 = 69235.5N ~:= 0.9

",v· Vn5 = 62312 N> V2 Perfil Ok

Verificacao da tlecha maxima

Flecha admissivelI11:=-180

fl = 27.8-mm

38

fla2 := (2-..). qv2.14384 E·lx5

Nqv2 := 938-

m

na2 = 23.3·mm

Perfil adotado C 100 x 7.95 kglm est. aprovado para os esror~os solicitantes naster~as do tapamento lateral.

meddo3 Itn (mml

DADOS

!,:= 10.3m

..s!!.,:= 2m

39

DIMENS10NAMENTO DA TESOURA

cornprimento

Carregarnentos devido ao peso proprio

espayamento entre teryas

PPI := 50~2

m

PP2 := 80~2

m

PP3 := 50~m 2

NPP = 180·-

2m

Valor de PI

PI := PP·I·dl

PI = 3708N

Valor de P2

P2 := PP.I.~2

P2 = 1854N

Carregamento de Sobrccarga

Contraventamento + ten;as

Estimado tesouras

Telhas PP := PPI + PP2 + PP3

~~'-----~~----_~=rCarregomentc nos lesouros dey"do 00 peso pr6prio

SC := 250 ~ Sobrecarga de normam2

SCI := SGdl·1

SCI = SISON

SC2 := SGI.~2

SC2 = 2575 N

Carregamento devido a a95.0 do vento

VI := O.3.dl.I.830~2

In

VI=SI29AN

V2:= O.3.~.1.830~2 m2

V2 = 2564.7N

V3:= O.I.dl.I.830~2m

V3 = 1.71 x IO)N

V4:= O.I.~.1.830~2 m2

V4 = 854.9N

Combina90es

Caso I

~1 SC1 sr J..rl 1 I' I''" I' T -( j'SC2~<»-."'l.'-~ --..:::::-

;!!:.. ~

17.!>O

Carregamfnio nos le!:ourC5 de\ftdo Q sobrecorgo

Cwregamento nos te~ouras dc~'do II o:;~o do VMt~

FCII = 16339N

FCII := J.3·PI + 1.4·SCI + 1.4·0.6·VI

FCI2:= I.3·P2+ 1.4·SC2+ IA·O.6·V2

FCI2 = 8170N

40

FCI3:= I.3·PI + 1.4·SCI + 1.4·0.6·Y3

FCI3 = 13467N

FCI4:= I.3·P2 + IA·SC2+ 1.4·0.6·Y4

FCI4 = 6733 N

Caso 3

FC21 = 16688N

FC21 := I.3·PI + 1.4·YI + 1.4·0.65·SCI

FC22 = 8344 N

FC22:= I.3·P2+ 1.4·Y2+ 1.4·0.65·SC2

FC23:= I.3·PI + 1.4·Y3+ 1.4·0.6S·SCI

FC23 = 11901 N

FC24 := I.3·P2 + IA-Y4 + 1.4·0.6S·SC2

FC24 = 5950N

Pre dimensionamento

fy:= 34SMPa

fr:= 115MPa

Serao utilizados os perfis da tabcla do fabricante GerdauJAr,;:ominas

A,o ASTM A 572n•.",,, ,('l

E := 205000MPa

COllsiderado

Md := 71200N·m

<l>b:= 0.9

Z Md:= <l>b-fy

z = 229.308·cm3('01;;-0 I •.•1.3 Peso Propno + IA Sobrtcarg<l. + 1.-1 x 0,6 \" eufo

Carregamento que define momento maximode projeto

como 71,2 kN

41

Perfil escolhido

W250 x 22.3 kg/m

d:~ 254mmbf:~ 102mm

tw := 5.8mm

tf:= 6.9mm

h:= 240mm

a := 28.9cm2

Ix := 2939cm 4

Wx := 231.4cm3

rx :~ 10.9cm

Zx := 267.7cm3

Verificayao da flambagem local da alma FLA

Am :~ 739Cw :~ 18.629cm 6

All ~ 37.97

Apa :~ 3.5]f;Apa ~ 85.317

A viga e compacta quanto a alma

Mna ~ 92357·N·m

Como Md<Mna viga OK

Verificayuo da flambagem local da mesa

Am ~ 7.39

Apm :~ 0.38.]f;Apm ~ 9.263

Mnm :~ Zx·fy

A viga e compacta quanto a mesa

Mnm ~ 92357·N-m

ly:~123cm4

Wy := 24.7cm3

ry :~ 2.06cm

Zy := 38.5cm3

Aa :~ 37.97It := 4.77cm 4

x

tw

Perfil W Gerdau/ A,ominas

42

43

Como Md<Mnm viga OK

Verificaf(ao da flambagem lateral com tor~ao

Lb:= 2m

AIt:=~ry

Ait = 97.087

Aplt:= 1.75 fIFryAplt = 42.658

Mr:= Wx·(fy - rr)

\-':=~.§Mr~T6

\-' = 28.047

I~k:= -;:y~26h

k = 1.547

Cb:= 2.6

NIt:= Cb·n·\-"

Nit = 229.142

Aplt < All <

Artt

A viga e semi compacta em relac;:ao a flambagem lateral com ton;:ao

Mrit := (fy - fr)· Wx

Mril = 53222·N·m

Mpl := ZX'!y

Mpl = 92357· N· m

(AIt-APIt)

Mnlt := Mpl - (Mpl - Mrlt) ---Mit- Aplt

Mnlt = 80934·N-m8101~

mq:=-5-Como Md<Mnlt viga OK

q = 16202~2s

Verificm;:ao da flecha maximaadmis-!"-' 1

fmax:= -180

fmax = 57.222·mm

5 q.(14)fatuante := -.--

384 E·[x

fatuante = 39.41·mm

Dimensionamento aocisalhamento

Aa = 37.97

rIElAPV := 1.08·J- ~ .

APV = 60.836

A viga e compacta quanta a resistencia aocisalhamento

Aw:= h·lW

Vpl := 0.6·Aw·fy

Vn:= Vpl

Vn=288144N

44

45

Como Vd<Vn viga OK

Perfil adotado \V 250 x 22,3 kglm esta aprovado para os esfortros solicitantes nns tesourada cobcrtura do g:tlpiio.

W 250 x 22.3 kg/m

Exemplo de constrm;:ao e posi~i'io da teSQuras e ter~as

DIMENSIONAMENTO DAS COLUNAS

Altura da col una

Sera adotada 2 C 203 x 22.3 kg/m

he:= 10m

Perfil Adotado

C 203 x 17.1 kg/m

A,o ASTM A - 36

fy:= 250MP.

E := 205000MPa

h := 20.3em

Ap:= 21.8em2

bf := 5.74em

tf := .9gem

tw := .559cm

Zy:= 1.12·Wy

:= 17t.!:::In

Perfil composto

cc:= 50mm

Ae := 2·Ap

Ac = 43.6·cm2

Ixc := 2· Ix

Ixc = 2712'cm 4

IxeWxc:= -

fr:= 115MPa

EixoXX

Ix;= 1356cm 4

Wx := 133.4cm3

rx := 7.89cm

xp:= 1.3cm

Zx:= 1.12·Wx

Eixoyy

ty := 54.9cm4

Wy:= t2.8cm3

ry := t.59cm

It := 5.45cm4

Cw := 4430cm6

Col una composta

46

Wxe = 267.192·em3

~rxc := ~ At

rxc = 7.887-cm

dp := bf+ (¥) - xp

dp = 6.94·e01

lye := dlx +Ap.dp2)

lye = 4812·em4

Wye= bf~?¥)Wye = 583.972·em3

rye:= ~~Acrye = 10.505·em

For~as atuantes no topa da col una

Carregamento da cobenura

Fan;:a normal

FI := 38560NPeso ProprioPeso da col una

prl := 2·he·\V·1.I

PPI = 3762N

Nd := PPI + FI

Carregamentos

Nd = 42322N

Md:= 52000N

Vd:= 13742N

47

48

Dirnensionamento

k := 0.7 coeficiente de engastamento

1:= 10m comprimento da coluna

b:= 18cm comprimento da chapa de travejamento

t := 6.35mm espessura da chapa de travejamento

Resistencia a compressao

CaJelilo da esbeltez do perfil individual

APS:= 26.2cmry

APS= 16.478

Calculo da esbeltez do eonjllnto

A:=~rye

A = 66.632

~ = 28.346t

< 42 Q:= 1.0

A1:=~. @1i7f)E

AI = 0.741

cUlVa de flambagem C

p := 0.693

<pc := 0.9

<peNn := <j>e·Q·Ac·p·fy

<peNn = 679833 N

Resistencia Flexao

Verifiea,ao da flambagem local da alma FLA

49

Apa:~ 1.75nApa ~ 50.112

A viga e compacta quanto a alma

Mna :~ 2Zx·fy

Zx ~ 149.408·cm3

Mna ~ 74704·N·m

Verifica,ao da Oambagem local da mesa

Am:~ ~tf

Am ~ 5.798

Apm :~ 0.38·n

Apm ~ 10.882

A viga e compacta quanta a mesa

Mnm :~ 2Zx·fy

Mnm ~ 74704·N·m

Verificacao da flambagem lateral com torc;ao

Lbl :~ 0.5m

AIt:~ Lblry

AIt~31.447

Lb2 :~ 10m

Alit :~ Lb2rx

Altt ~ 126.743

Aplt:~ 1.75 n

Aplt = 50.112

Mr:= Wx·(fy - fr)

~:= ~.1Ei2iMr~~

~ = 76.949

k2 = 28.913

Cb:= 2.6

Arlt := Cb·,,·~·

Mit = 634.931

"pit < iJI <

An'

A viga e semi compacta em rela~ao a tlambagem lateral com ton;:ao

MrI.:= (fy- fr)·Wx

Mri. = 18009·N·m

Mpl := 2Zx·fy

Mpl = 74704·N·m

(AIt-APIt)Mnlt := Mpl - (Mpl - Mrlt) ---Mit- Aplt

Mnlt = 76514· N· m

q := 13742N

50

51

Dirnensionamento ao cisalhamentoAll:= J!...

tw

A.=36.315

rIElAPV:= 108.~----ry-

APV= 71.466

A viga e compacta quanta a resistencia ao cisalhamcilto

Aw :::::h·tw·2

Vpl := 0.6·Aw·fy

Vn:= Vpl

Vn = 340431N

q,Vn := 0.9·Vn

q,Vn = 306388N

Espar;:;amento maximo para travejamento

adotado If:= -20

ry = 159·cm

LI := ~.ry2

L1 = 0.53m

If = 50'em

Foram definidos neste memorial de calculo nas paginas de numero 24 a 5l as seguintesitens.as terc;;as de cobertura,as ter,as do tapamento lateral,as lesouras de coberturae a cal una do portico principal.

[I

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8