44031108 projeto de trelica metalica plana de galpao industrial
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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
UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA – UFRR
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
ESTRUTURAS METÁLICAS
PROJETO DE TRELIÇA METÁLICA
PLANA DE GALPÃO INDUSTRIAL
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.
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PROJETO: PROJETO DE TRELIÇA METÁLICA
PLANA DE GALPÃO INDUSTRIAL
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
Na direção do vento a 90°
Para
Para
3. Pressão Dinâmica
Segundo o item 4.2, letra c é dada a fórmula para o cálculo das pressões dinâmicas.
Na direção do vento a 0°
Para
Para
Na direção do vento a 90°
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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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Coeficientes de pressão de vento à 90°
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).
Coeficientes de pressão de vento à 0°
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
Figura 18 – Combinação 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
Figura 20 – Combinação para
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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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