Manual3_01U

AUTOMAÇÃO DE PROJETOS DE TRELIÇAS METÁLICAS PLANAS Manual de Operação

v. 3.01

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 2

Apresentação O AutoMETAL é um programa desenvolvido especialmente para servir de ferramenta em projetos de treliças metálicas planas. Sua origem está ligada à Faculdade de Engenharia Civil da UNICAMP, onde foi inicialmente adotado nas disciplinas da área de estruturas metálicas. O objetivo deste manual é apresentar todas as ferramentas do AutoMETAL ao usuário ainda não familiarizado como o software . O programa trabalha em ambiente Windows95 (ou superior) e todas as suas etapas são integradas. Ou seja, apenas utilizando-se o AutoMETAL é possível saltar do lançamento da geometria ao dimensionamento dos perfis sem a necessidade de utilizar ferramentas externas. Com o programa é possível criar automaticamente geometrias, lançar carregamentos e combinações, calcular os esforços e dimensionar as seções das barras seguindo as normas brasileiras, tanto para perfis laminados quanto em chapa dobrada. Os esforços calculados podem ser facilmente obtidos facilitando inclusive o trabalho de verificação dos resultados em caso de dúvida. Ou seja, embora tenha sido fruto de um trabalho árduo de testes e verificações nem os autores nem os distribuidores assumem quaisquer responsabilidades sobre a utilização do AutoMETAL. Este manual descreve todo o funcionamento do AutoMETAL. A primeira parte consiste na apresentação dos passos para a instalação, configuração e registro do programa. A segunda uma apresentação geral de todas as funções disponíveis e por fim, na terceira parte, tem-se apresentados dois exemplos numéricos calculados pelo AutoMETAL, explorando também algumas facilidades de comunicação de dados como, por exemplo, a interface com o AutoCAD.

2


Índice Tópico

Pg.

1. Introdução

03

2. Instalação

05

2.1. Registro

06

2.2. Configurações do Windows™

07 09

3. Funcionamento 3.1. Lançamento de Geometrias

10

3.1.1. Geração Automática

10

3.1.2. Entrada Manual 3.1.3. Importação do AutoCAD R.14™

18 19

3.2. Definição dos Apoios e Pilares

21

3.3. Lançamento dos Carregamentos

24

3.3.1. Cobertura

24

3.3.1.1 Carregamentos Automáticos

24

3.3.1.2 Carregamentos Manuais

26

3.3.2. Pilares

27

3.4. Combinações dos Carregamentos

29

3.5. Cálculos dos Esforços e Reações

30

3.5.1. Salvar Respostas em Planilhas

30

3.5.2. Respostas Via Tela

30

3.6. Dimensionamento dos Perfis

32

3.6.1. Grupos de Barras

32

3.6.2. Contraventamentos

35

3.6.3. Escolha dos Perfis

37

3.7. Verificação de Perfis

42

3.8. Alteração dos Bancos de Dados dos Perfis

45

4. Exemplos Numéricos

47

4.1. Exemplo 01

47

4.2. Exemplo 02

65 3


1. Introdução A ambição que motivou o desenvolvimento do AutoMETAL foi obter um programa que reduzisse drasticamente o tempo de projeto de estruturas treliçadas planas e, sobretudo, que fosse simples de operar. Alcançado ou não este objetivo em sua plenitude o AutoMETAL indiscutivelmente é de operação muitos simples, seguindo realmente a seqüência de um projeto. Todo o projeto pode ser executado via tela, sem a necessidade de criação de um arquivo de dados ( embora isto seja perfeitamente possível). A qualquer momento os dados correntes podem ser salvos para posterior modificação (via tela ou arquivo). Como dito, o AutoMETAL foi especialmente desenvolvido para ser aplicado em projetos de estruturas de cobertura constituídas de treliças metálicas planas e pilares de sustentação (Pórticos Articulados). Os pilares são os únicos elementos que apresentam momentos fletores. Todas as barras das treliças apresentam apenas esforços axiais (tração ou compressão) e são dimensionadas como tal. As seções dos pilares não são dimensionadas nem verificadas. Após calculada a estrutura o programa irá retornar os valores das reações dos pilares e os diagramas de momento. Com estes valores as seções podem ser verificadas. Caso a solicitação seja inferior à solicitação, tudo bem, a estrutura está concluída. Caso contrário, ou seja, se os esforços solicitantes dos pilares forem inferiores às solicitações deve-se alterar a seção e, então, recalcular (e redimensionar) a estrutura. As Treliças A estruturas calculadas pelo AutoMETAL são compostas por treliças de cobertura e pelos pilares de sustentação. Treliças podem ser definidas como estruturas constituídas por barras, ligadas umas às outras através de nós perfeitamente articulados. Com isso garante-se que todos os elementos (todas as barras) apenas apresentam esforços de tração e/ou compressão. O AutoMETAL trabalha exclusivamente com estas estruturas, desde sua concepção até o dimensionamento. 4

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 5 As treliças podem ser obtidas automaticamente com o AutoMETAL. Como será visto adiante, é possível gerar treliças de vários formatos, como duas águas com diagonais em „N‟, com diagonais em „V‟ (para banzos paralelos) e arcos. Estes últimos podem ser circulares, parabólicos ou de inércia variável. Cada qual com suas especificidades, todas descritas na seção Geometrias Automáticas. O cálculo dos esforços é feito pelo Métodos dos Elementos Finitos ( MEF ), considerando apenas esforços de tração e compressão para as barras e também momentos fletores para os pilares. O dimensionamento é feito para os estados limites últimos, de acordo com as normas brasileiras: 



NBR8800/86  Perfis laminados e; NBR???/2000  Perfis formados a frio (Chapas dobradas)

Os Pilares Após gerada a geometria é possível inserir pilares de sustentação à estrutura, formando os pórticos articulados. Os pilares deve ser exclusivamente verticais, podendo, no entanto, apresentar excentricidades construtivas. Para criar os pilares basta indicar o nó de conexão com a cobertura (treliça), seu comprimento, excentricidade (caso exista), características geométricas da seção (área e momento de inércia) e, por fim, a característica do material (representada pelo Módulo de Elasticidade). A configuração estrutural dos pilares é a seguinte: articulado na conexão com a cobertura e engastado na base (fundações). Quanto aos carregamentos, podem receber cargas distribuídas ao longo de seu comprimento (cargas de vento, por exemplo) e cargas concentradas (horizontais e momentos fletores) na extremidade de conexão. O programa não dimensiona ou verifica os pilares.

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2. Instalação Abaixo tem-se apresentada a configuração mínima de hardware exigida para o funcionamento do AutoMETAL: 











Sistema operacional Wnsows95 ou superior; Processador Pentium ou equivalente (e.g., Celeron, AMD-K6-2, etc.); 10 Mb de espaço em disco (winchester ); 16 Mb de memória RAM; Monitor de vídeo padrão SVGA com resolução mínima de 800x600 pontos e; Mouse padrão.

Cumpridas as exigências acima pode-se instalar o programa. A instalação do AutoMETAL é bastante simples. Basta inserir o CD-ROM na unidade de leitura e executar o arquivo „seutp.exe‟. A partir daí dá-se início à instalação. Clique em Next até que apareça a janela representada abaixo (Figura 01). Aqui pode-se escolher qual o diretório (pasta) de destino para o AutoMETAL. Caso deseje alterar o caminho default (C:\Arquivos de Programas\AutoMETAL) clique em Browse e especifique o novo destino. Feito isto, clique novamente em Next até que, na tela final, apareça o botão Finish . Com isso o AutoMETAL será automaticamente instalado em sua máquina.

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Figura 01 : Janela para escolha do diretório de destino do AutoMETAL.

2.1. Registro Após concluída a instalação deve-se registrar o programa. Para tal, rode o AutoMETAL (Botão Iniciar | Programas | AutoMETAL | AutoMETAL 3.01). O primeiro passo é informar o código do CD. Este código encontra-se indicado na caixa do programa. A Figura 02a apresenta a janela para a entrada do código. Feito isso, o programa irá gerar um código para registro (nº de série), conforme indicado na Figura 02b. Para concluir o registro, então, é só enviar este nº de série para o endereço listado na janela que será devolvido o nº de registro. Com o nº de registro basta preencher o campo nesta mesma janela e então clicar sobre o botão Registrar .

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Figura 02 : a) Código do CD; b) Apresentação do Número de Série.

2.2. Configurações do Windows O AutoMETAL trabalha com o sistema americano de separação de decimais e de agrupamento de dígitos. Antes de utilizar o AutoMETAL é necessário alterar a configuração do Windows, exceto para a versão 3.01 (ou superior). Para proceder com as alterações vá ao botão Iniciar , daí em Configurações e, finalmente, em Painel de Controle . No Painel de Controle acesse Configurações Regionais . Aqui selecione a pasta Número . Em Símbolo de Decimal preencha com „.‟ (ponto), em Símbolo de Agrupamento de Dígitos preencha com „,‟ (vírgula), como indicado na Figura 03. Confirme todas as alterações e pronto. Caso esteja trabalhando com a versão 3.01 (ou superior) não é necessário alterar as configurações, embora seja necessário que dentro do programa utilize ponto e não vírgula, independente da configuração da máquina. Caso tenha preferência pelo padrão adotado no Brasil o programa irá apenas emitir um aviso toda vez que for aberto. Uma segunda alteração que pode ser necessária diz respeito à configuração do vídeo. O monitor deve estar configurado com uma área mínima de 800x600 pixels. Caso esteja com uma resolução inferior vá ao Painel de Controle , daí em Vídeo e, finalmente, em Configurações . Posicione o cursor de Área da Tela em, pelo menos, 800x600 e o Padrão de Cores em True Color (32bits), conforme Figura 04. Confirme todas as alterações. 8


Figura 03 : Janela para alteração da configuração do padrão numérico.

Figura 04 : Janela para alteração das configurações do monitor.

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AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 10 Concluída a etapa de configuração pode-se executar o programa. Para tal acesse: „Botão Iniciar | Programas | AutoMETAL | AutoMETAL 3.01‟. A Figura 05 apresenta a tela principal do programa, a partir dela todas as funções do AutoMETAL são acessadas.

Figura 05 : Tela principal do programa.

3. Funcionamento Nesta seção serão apresentadas todas as funções disponíveis no AutoMETAL. Entretanto, é importante observar também o último tópico desse Manual, os Exemplos Resolvidos, para melhor familiarizar com estas funções. Para fins descritivos um projeto padrão foi dividido em quatro etapas, a saber, criação da geometria, lançamento dos carregamentos, cálculo dos esforços e, por fim, o dimensionamento. O detalhamento não é aqui incluído pois não pode ser feito com o AutoMETAL.

10

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 11 3.1. Lançamento de Geometrias O programa permite informar as geometrias de três maneiras. A primeira, mais simples e rápida, é a criação automática. A segunda forma é a entrada manual de geometrias. Esta é indicada apenas para pequenos ajustes em uma geometria já concebida ou para coberturas extremamente simples e pequenas. Para ajustes mais complexos ou para estruturas não usuais recomenda-se o terceiro modo, qual seja, entrada via importação de arquivo de AutoCAD. 3.1.1. Geração Automática O AutoMETAL gera automaticamente cinco tipos principais de coberturas: duas águas simples (diagonais em „N‟), banzos paralelos com diagonais em „V‟, arcos circulares, parabólicos e de inércia variável. Para acessar a janela para geração automática clique no menu „Arquivo | Novo | Automático‟, a partir da tela principal. A Figura 06 apresenta esta janela.

Figura 06 : Janela para Geração Automática de geometrias.

11

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 12 Antes de partir para cada uma das possibilidades, é importante deixar claro a filosofia empregada na geração das geometrias. Além de dados como vão, inclinação, flecha e distância entre banzos são necessários outros parâmetros para que o AutoMETAL proponha uma geometria. Estes parâmetros independem do tipo de geometria a ser gerada e ditam os critérios de parada de todos os procedimentos. Os parâmetros são: máxima distância entre terças (informada direta ou indiretamente, como será visto adiante) e intervalo para os ângulos entre diagonais e banzos. Com estes critérios, além dos dados acima, o programa procurará construir uma geometria. Caso não seja possível criar informará e indicará qual dos parâmetros será preciso alterar para obter uma resposta afirmativa. Assim, trabalhando com uma cobertura de duas águas simples, ao se fixar uma máxima distância entre terças (função do tipo de telha adotada), por exemplo 2.10m , o programa procurará compatibilizar o vão total e esta máxima distância com o intervalo de ângulos para as diagonais. Supondo, por exemplo, um intervalo entre 30 e 60 graus, toda vez que o ângulo estiver abaixo do limite mínimo (aqui 30 graus) será criado um nó intermediário nos banzos e entre duas terças será criada mais uma diagonal com montante intermediário. Caso o ângulo esteja acima do limite superior (aqui 60 graus) o programa irá lançar uma diagonal cruzando o montante intermediário. Estas situações estão apresentadas nas Figuras 07 e 08. Em ambos os casos o vão total é de 32.0m , sendo 2.10m a máxima distância entre terças para o primeiro caso, e 3.30m para o segundo. Os pontos vermelhos representam as terças.

Figura 07 : Duas águas sem subdivisão.

12


Figura 08 : Duas águas com subdivisão.

O mesmo raciocínio exposto acima pode ser, por analogia, empregado para todas as demais geometrias, exceto para os arcos de inércia variável. Para estes desconsidera-se o parâmetro de intervalo de ângulos entre barras das diagonais e banzos.

a) Duas Águas (com diagonais em „N‟) Constituem a grande maioria das coberturas metálicas. Seu procedimento foi resumidamente descrito acima. Para que seja gerada são necessários os dados indicados abaixo, resumidos na Figura 09:



Vão (L, em m ); Inclinação dos banzos Superior e Inferior (is e ii, em % ); Altura projetada do primeiro montante 1 (Hp, em m );



Ângulo de arranque do primeiro montante ( , em graus, a partir da



horizontal no sentido anti-horário) e; Número de diagonais invertidas2.





1

Entenda-se por altura projetada aquela obtida pela interseção entre a continuidade do banzo superior e uma reta vertical que passa pelo primeiro nó do banzo inferior. 2 Por invertida entenda-se ascendente, ou seja, tomando da esquerda para a direita a barra parte do banzo inferior até o banzo superior.

13


Figura 09 : Dados para geração de coberturas tipo duas águas.

Qualquer um destes dados deixados em branco (exceto vão e ângulo de arranque, é claro) é considerado igual a zero. Ou seja, caso altura projetada do primeiro montante seja zero o programa irá gerar uma tesoura simples. Caso os campos das inclinações dos banzos inferior e superior estejam em branco será criado, então, uma viga treliçada. Pode-se, é claro, pensar em situações diversas como, por exemplo, banzo inferior (ou superior) inclinado negativamente e superior (ou inferior) na horizontal. Pode-se também criar geometrias de banzos paralelos (i.e., inclinações iguais para ambos os banzos). Em suma, o procedimento pode ser empregado de formas variadas. Quando o programa tentar criar uma geometria e não conseguir em função do intervalo de ângulos, irá propor uma novo intervalo.

b) Banzos Paralelos (Diagonais em „V‟) Neste caso são geradas coberturas parecidas com a anterior, exceto por duas imposições. A primeira diz respeito às inclinações dos banzos: enquanto no caso anterior os banzos podem variar independentes aqui ambos (inferior e superior) apresentam a mesma inclinação (daí banzos paralelos). A segunda diferença é o modelo de disposição das barras das diagonais: ao contrário da anterior, onde eram dispostas formando „N‟ (com os montantes), aqui não há a presença do montante e as diagonais são ligadas umas às outras em forma de „V‟.

14

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 15 Para se gerar uma cobertura de Banzos Paralelos em „V‟ são necessários os seguintes dados, indicados na Figura 10:



Vão (L, em m ); Inclinação dos banzos – iguais para Superior e Inferior (i, em % ); Distância entre banzos (h, em m ) e;



Ângulo de arranque do primeiro montante (, em graus, a partir da





horizontal no sentido anti-horário).

Figura 10 : Dados para geração de coberturas tipo banzos paralelos.

c) Arcos Circulares Coberturas em arcos circulares são também bastante utilizadas. As circunferências que dão origem aos banzos inferior e superior são concêntricas e, devido ao próprio fato de serem circunferências, apresentam curvatura constante ao longo de todo seu comprimento. Fixado o vão da cobertura a incógnita restante é a flecha (altura máxima, no meio do vão). Fixada a flecha parte-se então para o cálculo do raio da circunferência. Após calculado o raio pode-se, em função dos parâmetros impostos (distância entre terças e intervalo de ângulos das diagonais) concluir o processo. Assim, para se gerar um arco circular o programa necessita apenas dos seguintes dados: 15




Vão (L, em m ); Relação Flecha-Vão – razão entre altura máxima do banzo inferior e vão (fv, adimensional); Distância entre banzos (h, em m ) e;



Ângulo de arranque do primeiro montante ( , em graus, a partir da





horizontal no sentido anti-horário). O procedimento de geração de arcos circulares apresenta uma particularidade em relação aos procedimentos vistos acima. O ângulo de arranque do primeiro montante pode ser informado de três maneiras distintas. A primeira delas é informar diretamente seu valor (como nos casos anteriores). A segunda forma é impor que o primeiro montante parta obrigatoriamente na direção radial (perpendicular aos banzos). Ou seja, deixando-se o campo de ângulo de arranque em branco o programa irá interpretar como o ângulo de arranque sendo igual a 90º mais metade do ângulo de abertura do arco. A terceira maneira de informar o arranque é indicá-lo como igual a zero („0‟). Neste caso o programa irá ajustar o arranque de tal forma que todas as barras do banzo inferior tenham comprimento constante, o mesmo ocorrendo para o banzo superior. A Figura 11 representa cada uma das possibilidades para o ângulo de arranque.

Figura 11 : Três tipos de arranque para Arcos.

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AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 17 d) Arcos Parabólicos Os arcos parabólicos são empregados, geralmente, nas situações onde deseja-se uma grande altura (flecha) e o vão disponível é pequeno (geralmente relações flecha-vão superiores a 0.25). Neste caso os banzos não são formados por arcos de circunferência, mas sim por parábolas 3 de segundo grau (tipo y = ax2 + bx + c). Devido as variações da curvatura os arcos parabólicos exigem uma atenção maior no projeto e, sobretudo, na execução da obra. Para se gerar um arco parabólico são necessários os mesmos dados necessários a um circular. A diferença do anterior está apenas no arranque: os arcos parabólicos apenas possuem as duas primeiras formas de indicação do ângulo – valor do ângulo diretamente ou montante perpendicular ao banzos nas barras da extremidade. A Figura 12 traz um exemplo de um arco parabólico.

Figura 12 : Exemplo de um Arco Parabólico.

3

Na verdade apenas o banzo superior é uma parábola, o banzo inferior é uma função bastante próxima, mas não uma parábola.

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AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 18 e) Arcos de Inércia Variável Os arcos de inércia variável gerados pelo AutoMETAL são formados por circunferências não concêntricas. Ou seja, a circunferência que dá origem ao banzo inferior apresenta raio e centro diferentes daquela que dá origem ao banzo superior. Como dito anteriormente, para os arcos de inércia variável o intervalo de ângulos não é um parâmetro. Ou seja, desde que os dados sejam passados coerentemente4 sempre será possível gerar este tipo de cobertura. Abaixo estão listados os dados necessários para se gerar um arco de inércia variável: 







Vão (L, em m ); Relação Flecha-Vão – razão entre altura máxima do banzo inferior e vão (fv, adimensional); Distância entre banzos na extremidade (Ho, em m ) e; Distância entre banzos no meio do vão (Hf, em m ).

É importante destacar que o ângulo de arranque para os arcos de inércia variável gerados pelo AutoMETAL é sempre aquele que garante a perpendicularidade entre a primeira barra do banzo inferior e o primeiro montante. A Figura 13 traz um exemplo de um arco de inércia variável.

Figura 13 : Exemplo de um Arco de Inércia Variável.

4

Entenda-se por ‘coerentemente’, neste caso, distância entre banzos no meio -vão superior à da extremidade e relação flecha-vão positiva.

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AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 19 3.1.2. Entrada Manual A entrada manual de dados apenas é indicada para pequenos ajustes em estruturas já concebidas, pois aqui é necessário ordenar e indicar as coordenadas de cada nó bem como os nós de cada barra. Para entrar manualmente dados referentes à geometria basta, na pasta „Dados‟, acessar as tabelas de „Nós e Barras‟ (Figura 14). Na primeira tabela – da esquerda – devem ser indicadas os dados referentes aos nós (número do nó e coordenada xy ). Criados todos os nós parte-se então para a geração das barras. Na tabela da direita basta dar seqüência à numeração das barras, indicar quais os nós inicial e final de cada barra e indicar a que grupo 5 pertence a barra. Por exemplo, Grupo 1 para banzo superior, Grupo 2 para banzo inferior, etc.. Caso não existam mais linhas disponíveis em alguma das tabelas basta, como o botão direito do mouse, escolher a opção Inserir Linhas.

Figura 14 : Tabela para entrada manual de geometrias.

A cobertura representada na Figura 15 foi gerada automaticamente (duas águas com inclinações inferior e superior iguais) e apenas as coordenadas y dos nós indicados no banzo inferior foram alteradas manualmente, como indicado na Figura 14.

19


Figura 15 : Exemplo de entrada manual (alteração) de geometria.

3.1.3. Importação do AutoCAD R. 14 A entrada via arquivo proveniente do AutoCAD é certamente o modo mais prático de se trabalhar quando não se trata de uma estrutura possível de ser gerada automaticamente. O AutoMETAL importa arquivos extensão „.dxf‟, que podem ser criados pelo AutoCAD. Para que o programa reconheça os dados sem problema é necessário construir o arquivo no CAD com certo cuidado. Em primeiro lugar o sistema de unidades empregado pelo AutoMETAL é o MKS, exceto quando indicado o contrário. Assim, todos os desenhos devem ser feitos adotando-se como unidade de medida o metro . Cada barra deve ser desenhada como sendo uma linha no CAD. Ou seja, se um banzo, por exemplo, é composto por vinte barras de 1.0m (20m de vão), todas as vinte barras devem ser geradas individualmente, como uma única linha (line ) para cada barra. Para se representar grupos de barras (banzo superior, inferior, diagonais, etc.) deve-se dispor as barras em layers diferentes, cada layer poderá dar origem a um grupo de barras. Outro ponto de cuidado é a indicação do posicionamento das terças. Para se indicar que determinado nó é um nó com terça basta colocar sobre ele e sobre o nó subseqüente um ponto ( node point ). Ou seja, na verdade o que se define são intervalos com telhas , intervalos estes definidos por uma terça inicial e outra final. Assim, caso se deseje colocar terças 5

Ver Item 3.6.1

20

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 21 em todos os nós do banzo superior da treliça da Figura 16 deve-se colocar um node point da extremidade da esquerda, dois em todos os outros nós intermediários e, finalmente, um outro na extremidade da direita.

Figura 16 : Posicionamento das terças em arquivo AutoCAD R14 DXF.

Após concluído o desenho mova-o, a partir do ponto mais à esquerda, para o ponto de coordenada (0,0,0). Feito isto, basta ir ao menu „File | Export | AutoCAD R14 DXF (*.dxf)‟ e o arquivo criado estará pronto para ser importado pelo AutoMETAL. Para importar o arquivo siga as instruções no final deste item. Muitas vezes deseja-se alterar uma geometria gerada pelo AutoMETAL, como por exemplo adicionar balanços. Neste caso basta, no AutoMETAL, exportar a geometria gerada par a um arquivo „DXF‟. Já no AutoCAD abra este arquivo, faça as alterações e exporte- o novamente (para formato „DXF‟). A Figura 17 representa uma geometria que foi inicialmente gerada no AutoMETAL (duas águas de banzos paralelos) e exportada para o AutoCAD, onde foram adicionados os balanços, os painéis dos balanços, os pilares treliçados e também posicionadas as terças para o fechamento lateral.

Figura 17 : Exemplo de arquivo alterado no AutoCAD (DXF).

21

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 22 Após gerado o arquivo formato dxf o procedimento de importação do AutoMETAL é bastante simples. Basta acessar o menu „Arquivo | Importação | AutoCAD R.14 (.DXF)‟. Escolha qual o arquivo que deseja abrir. Com isto o programa abrirá a janela representada na Figura 18. Basta, então, indicar quais as layers contém a estrutura (barras), os pilares (opcional) e o posicionamento das terças (opcional). A lista da esquerda traz todas as layers disponíveis no desenho. Clique sobre uma que possui barras da estrutura e então clique sobre o botão Adicionar (seta da esquerda para a direita). Com isto a layer passará a ser indicada apenas na lista da direita. Para desfazer a operação basta clicar sobre o nome da layer na lista da direita e, então, no botão Remover (seta da direita para a esquerda). Caso deseje indicar o posicionamento das terças vá ao campo Terças . Selecione a layer desejada. Faça o mesmo para indicar os pilares. Para concluir basta confirmar a operação, clicando sobre o botão OK .

Figura 18 : Janela para importação de arquivo dxf .

3.2. Definição dos Apoios e Pilares Independente da forma de entrada da geometria, se automática, manual ou via AutoCAD, a caracterização das condições de contorno – apoios e pilares – apenas pode ser indicada no próprio programa. Para o caso de importações de pilares via 22

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 23 AutoCAD é sempre necessário informar, via AutoMETAL, as características geométricas e do material. Ou seja, as únicas informações importadas são o comprimento do pilar e seu posicionamento. O programa permite lançar três tipos de apoios, além de pilares verticais, estes com ou sem excentricidade6. Para se lançar apoios ou pilares basta indicar o número do nó onde se encontra o apoio (ou o nó de conexão ao pilar) na primeira coluna da tabela Apoios , conforme indicado na Figura 19.

Figura 19 : Lançamento de apoios e pilares.

Após indicados os números dos nós, basta clicar com o botão direito do mouse sobre a célula à direita da preenchida para indicar qual o tipo . Os apoios são dos tipos: fixo, móvel horizontal e móvel vertical (tipos 1, 2 e 3, respectivamente), além dos pilares (tipo 4), todos apresentados na Figura 20.

6

Por excentricidade entende-se a distância entre as coordenadas do nó de conexão com a cobertura e o eixo do pilar. A excentricidade será positiva se o nó da cobertura encontrar-se à esquerda do eixo do pilar, caso contrário será negativa.

23


Figura 20 : Tipos de apoios e pilares empregados pelo programa.

Como dito anteriormente, quando se lança um pilar é necessário indicar suas características físicas – do material – e geométricas. A Figura 21 apresenta a janela para entrada destes dados. Esta janela irá ativar-se sempre que for indicado um apoio do tipo 4 .

Figura 21 : Janela para caracterização dos pilares.

Para caracterização do material é necessário informar seu módulo de elasticidade – E –, sempre em kgf/m² . Caso o pilar seja de aço o programa já traz consigo os valores de E . Para o concreto armado apenas é necessário indicar qual sua resistência característica à compressão (f ck ) que o programa retornará o módulo de

24

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 25 elasticidade, de acordo com a seguinte fórmula: E  1.89.108

f ck



35 ,

aqui com f ck em

kgf/cm 2 e E em kgf/m 2 . Quanto aos dados geométricos é necessário informar a área e o momento de inércia da seção7, respectivamente em m 2 e m 4 . Aqui é possível tanto entrar com os valores diretamente quanto calculá-los pelo programa (para algumas seções já predefinidas).

3.3. Lançamento dos Carregamentos A segunda etapa de um projeto é o lançamento dos carregamentos. O AutoMETAL permite lançar automaticamente carregamento permanente, cargas de vento e sobrecarga. Além disso, pode-se também lançar carregamentos manuais, como, por exemplo, peso de calha, de rufos, etc. 3.3.1. Cobertura Como dito, o AutoMETAL lança automaticamente, para a cobertura, cargas permanentes, sobrecarga e cargas de vento.

3.3.1.1. Carregamentos Automáticos O carregamento permanente para a cobertura pode ser composto por: 







Peso das telhas (kg/m² ); Peso dos contraventamentos (kg/m² ); Peso das terças (kg/m ) e; Carga genérica (kg/m² ).

25

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 26 A Figura 22 traz a janela para a entrada de dados dos carregamentos. Nos campos à direita devem ser informados os valores de cada item representado acima. Para concluir, basta informar também a distância (afastamento) entre duas treliças consecutivas e confirmar. Para a sobrecarga basta indicar a carga, em kg/m² . O programa irá utilizar a área efetiva projetada, lançando, assim como no caso do carregamento permanente, apenas na direção vertical. Para os carregamentos de vento o programa trabalha sempre com cargas na direção perpendicular ao telhado, ou seja, cargas nas direções horizontal e vertical. Na tabela da esquerda devem-se indicar as combinações dos coeficientes de forma para ventos 8, para cada trecho de terças bem como o valor da pressão de obstrução (carga de vento, em kg/m² )9 . A orientação segue a norma NBR6123 (Forças Devidas ao Vento em Edificações ), desde que a orientação das terças seja da esquerda para a direita (nó inicial à esquerda e nó final à direita, ou nó inicial abaixo do nó final). Assim, se um coeficiente de forma for negativo isto simboliza um vento de sucção, de baixo para cima. O valor de C deve ser informado a cada trecho, na coluna correspondente ao vento, se



Vento 1, 2, ... , n . Caso, em determinado carregamento de vento, a célula para um coeficiente é deixada em branco o programa irá assumir o valor indicado na célula imediatamente superior. Assim, na Figura 22 todas as terças do Vento 1 assumem o mesmo C, igual a -0.50. Para o Vento 2, apenas os seis primeiros trechos (até o lanternim) assumem C = -0.50.

7

O momento de inércia a ser informado deve ser aquele calculado em torno do eixo perpendicular ao plano da treliça. 8 Por combinações de coeficientes de vento entenda-se diferença entre coeficientes de forma interno e externos. Na notação da NBR6123 C = Ce – Ci. 9 De acordo com a NBR6123 a pressão de obstrução (aqui carga de vento ) é função da velocidade característica do vento na região: q p = 0.613.V k2 , com V k em m/s e q p em kgf/m².

26


Figura 22 : Janela para lançamento dos carregamentos automáticos.

3.3.1.2. Carregamentos Manuais Adicionalmente, pode-se lançar carregamentos manualmente nos nós das estruturas. Deve ser utilizado sempre que se deseje criar um carregamento novo, por exemplo, carga tecnológica (ponte rolante). A Figura 23 apresenta a janela de entrada manual dos dados dos carregamentos. Para acessá-la basta clicar sobre o menu „Carregamentos | Inserir e/ou Alterar‟. O procedimento é o seguinte: 





Escolher o carregamento que se deseja alterar (pode-se também inserir novos carregamentos); Indicar os nós para lançamento dos carregamentos, os nós inicial e final e o incremento. Por exemplo, para se lançar cargas iguais nos nós 2, 5, 8 e 11, basta indicar nó inicial igual a 2, final igual a 11 e incremento igual a 3; Por fim, deve-se indicar o valor da carga propriamente dita, tanto cargas horizontais quanto verticais, e clicar o botão Confirmar . Para as 27

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 28 cargas horizontais a orientação positiva é da esquerda para a direita. As cargas verticais são positivas quando orientadas de baixo para cima. Pode-se observar, ainda, a existência da opção „Adicionar‟ ou „Substituir‟. Adicionar significa somar a nova carga a uma já existente. Substituir significa retirar o carregamento preexistente e substituí-lo pelo novo.

Figura 23 : Janela para lançamento manual dos carregamentos.

3.3.2. Pilares Para os pilares o lançamento dos carregamentos é um pouco distinto do anterior. O carregamento automático apenas é possível para cargas de vento, para cargas permanentes, caso existam, deve-se informar manualmente as cargas. Para os pilares pode-se lançar tanto carregamentos distribuídos (ao longo do pilar, é claro)

28

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 29 quanto cargas concentradas (cargas horizontais e momentos fletores nos nós de conexão com a cobertura). Para os pilares, os coeficientes de forma para ventos (C) não seguem a orientação da NBR6123, e sim orientação do plano cartesiano normal. Ou seja, o coeficiente é positivo se tem o sentido da esquerda para a direita e negativo caso contrário. A Figura 24 representa a janela de entrada de dados para cargas nos pilares. Para acessá-la basta clicar no menu „Carregamentos | Pilares‟. Pode-se, aqui, alterar a carga de vento (pressão de obstrução ) e também a distância entre os pilares, sendo default sempre o valor indicado para a cobertura.

Figura 24 : Janela para lançamento dos carregamentos nos pilares.

Para lançar outras cargas nos pilares deve-se trabalhar com a tabela inferior. Deve-se primeiro selecionar qual o carregamento irá entrar a carga, seja ela distribuída (kg/m ) ou concentrada. Feito isto, basta preencher os campos da tabela. Os carregamentos seguem a orientação usual, isto é, positivo da esquerda para a direita. 29

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 30 Para o caso dos momentos concentrados (sempre na conexão com a cobertura), os valores positivos são aqueles orientados no sentido anti-horário. Na Figura 24 os valores lançados manualmente referem-se à carga de vento atuando em uma platibanda de 1.10m de altura. Sempre que os carregamentos manuais forem lançados estes serão somados com os carregamentos preexistentes.

3.4. Combinações dos Carregamentos Após lançados todos os carregamentos a etapa posterior é combiná-los, de acordo com a NBR8681 e NBR8800. Para tal basta acess ar o menu „Combinações‟. A janela para entrada dos dados está representada na Figura 25.

Figura 25 : Janela para combinações dos carregamentos.

Abaixo encontram-se os passos necessários para o lançamento das combinações dos carregamentos: 



Inserir quantas combinações forem necessárias. Para inserir uma nova combinação basta clicar no botão Inserir da esquerda; Clicar sobre determinada combinação. À direita, na janela, selecione o carregamento e informe o coeficiente de majoração (ou minoração). Clique 30




em Inserir (agora no botão da direita) para confirmar. Insira todos os carregamentos pertencentes à combinação ativa; Clique sobre outra combinação e retorne ao passo anterior, até que se informe todas as combinações.

Caso algum dado seja informado incorretamente, basta clicar sobre o carregamento, na tabela da direita, e no botão Excluir . O mesmo vale para uma combinação informada incorretamente, neste caso deve-se clicar na lista da esquerda. 3.5. Cálculo dos Esforços e Reações Após criada a geometria, lançados os carregamentos e combinações o cálculo dos esforços nas barras é direto: basta clicar no botão Calcular , na parte inferior da janela principal de entrada de dados. Todas as respostas obtidas podem ser visualizadas de duas maneiras: planilhas do MS-Excel ou via tela, no próprio programa. 3.5.1. Salvar Respostas em Planilhas Para salvar as respostas obtidas no formato de planilhas vá ao menu „Arquivo | Salvar‟. Pode-se salvar os carregamentos (e combinações), os esforços nas barras, os deslocamentos dos nós e as reações nos apoios. Para acessar os arquivos criados basta abrir o Excel, clicar no menu „Abrir‟. Com isso a janela apresentada na Figura 26 se ativará. Vá ao campo indicado e escolha a opção „Todos os arquivos (*.*)‟. Então, é só sel ecionar o arquivo desejado e clicar em „Abrir‟. 3.5.2. Respostas Via Tela O AutoMETAL permite acessar, em tempo de execução, a todas as respostas calculados. Estas respostas encontram-se na janela principal do programa, nas pastas „Desenho‟, „Esforços‟ e „Reações‟. 31

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 32 Especificamente na pasta „Desenho‟ é possível conferir os valores dos

cargas e deslocamentos nodais e dos esforços nas barras para cada um dos os carregamentos e combinações. Além disso, pode-se ter acesso aos esforços e solicitações10 máximas nas barras. Na pasta „Esforços‟ encontra-se uma tabela com os esforços nas barras. Esta tabela pode também ser salva tal como é apresentada, como arquivo para Excel, para tal basta clicar o botão direito do mouse sobre ela. Finalmente, na pasta „Reações‟ estão disponíveis todas as reações nos apoios e pilares, para todos os carregamentos e combinações. Para o caso dos pilares o AutoMETAL desenha também o diagrama de momento fletor, conforme indicado na Figura 27. Na tabela da esquerda, „Rh‟ é a reação horizontal, „Rv‟ reação vertical e „Mz‟ o momento em torno do eixo z .

Figura 26 : Janela do MS-Excel 97.

10

As solicitações máximas são obtidas de acordo com as normas NBR8800/86 e NBR????/99, respectivamente para perfis laminados e em chapa dobrada.

32


Figura 27 : Pasta „Reações‟ com diagrama de momento de um pilar.

3.6. Dimensionamento dos Perfis O programa dimensiona as barras para perfis laminados e/ou em chapa dobrada, de acordo com a NBR8800/86 e a NBRXXXX/2000. Os esforços de dimensionamento são os maiores valores calculados para tração e compressão em cada um das combinações, ou seja, são os esforços máximos. Caso não exista nenhuma combinação, os esforços máximos são obtidos a partir dos carregamentos, individualmente. Antes do dimensionamento, no entanto, é importante tocar em dois pontos: a definição dos grupos de barras e o lançamento dos contraventamentos. 3.6.1. Grupos de barras O procedimento de dimensionamento é feito por grupos de barras, e.g. banzo superior, banzo inferior, diagonais, montantes, etc., que são definidos, em

33

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 34 geral, quando se lança a geometria11. No entanto, novos grupos podem ser inseridos bem como os já existentes podem ser alterados. O programa irá adotar o mesmo perfil para todas as barras de um mesmo grupo. Sendo assim, muitas vezes é bastante interessante se criar subgrupos de barras em uma estrutura. Por exemplo, caso os montantes centrais de uma treliça sejam muito compridos o programa poderá dimensionar não em função dos esforços solicitantes, mas sim em função do limite de esbeltez (). Nestes casos, certamente o peso total estará acima do econômico, justificando o lançamento daquelas barras em um subgrupo – Montantes especiais , por exemplo, de tal forma que os demais montantes possam apresentar perfis mais leves, em função de sua menor esbeltez. Os grupos de barras tornam-se acessíveis a partir do menu „Grupos de barras‟, ou através do botão Grupos , junto às tabelas de nós e barras . Na Figura 28 tem-se representada a janela para alteração dos grupos de barras. A idéia aqui é a mesma empregada para o lançamento manual de carregamentos, ou seja, deve-se primeiro criar o novo grupo e então selecionar as barras que farão parte dele, indicando um intervalo de barras, compreendido entre a barra inicial mais sucessivos incrementos até a barra final . Novamente aqui há a possibilidade de adicionar ou substituir barras em um grupo.

11

É importante destacar, no entanto, que nem todos os grupos devem ser necessariamente dimensionados. É

34


Figura 28 : Janela para alteração dos grupos de barras.

Abaixo estão descritos os passos necessários para se adicionar novos grupos a uma estrutura: 





Inserir quantos grupos de barras desejar, através do botão Inserir Grupo . Para facilitar a identificação é possível alterar o nome de cada grupo de barras, basta clicar no botão Renomear ; Clicar, na lista da esquerda, sobre o nome do grupo que se deseja adicionar (ou substituir) barras; Definir o intervalo das barras, isto é, barra inicial , final e incremento , e confirmar a alteração. Retorne o passo anterior e trabalhe, caso exista, como outro grupo de barras.

Duas observações aqui são importantes. A primeira refere-se à possibilidade de determinada barra ficar sem grupo. Caso isto ocorra a(s) possível indicar certo perfil para um grupo e dimensionar apenas os grupo s de interesse.

35

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 36 barra(s) será(ão) automaticamente lançada(s) no Grupo Padrão . Este grupo existe justamente para isto, e não pode ser excluído 12. A segunda observação diz respeito às definições das seções das barras de um grupo. Clicando sobre o botão Alterar Seções é possível alterar o perfil corrente de um determinado grupo sendo possível, em seguida, recalcular a estrutura com os novos perfis.

3.6.2. Contraventamentos Os contraventamentos desempenham um papel muito importante em estruturas treliçadas. Além de dar rigidez aos conjuntos pórticos planos, os contraventamentos também são responsáveis pelo travamento dos elementos (barras) no plano perpendicular à treliça. Quando mal executados, os contraventamentos podem ser responsáveis pelo encarecimento da obra pois a esbeltez das barras pode tornar-se excessiva exigindo perfis muito pesados, mesmo quando os esforços solicitantes de compressão forem pequenos. Ou seja, peças muito longas e comprimidas podem flambar para esforços muito pequenos. Um contraventamento ideal é aquele que consegue igualar os índices de esbeltez13 dos dois planos principais de flambagem ( x =

). Tal condição, no

y

entanto, é bastante difícil de ser satisfeita, pois depende, além dos perfis adotados, da geometria que se esteja trabalhando. Na Tabela 01 tem-se apresentadas as relações econômicas entre comprimentos de flambagem nos dois planos principais para alguns perfis. Deve ser interpretada da seguinte forma: caso o comprimento de uma barra com perfil de dupla cantoneira seja de 1.50m (ou l x = 1.50m ), o comprimento de flambagem no outro plano (logo, a distância entre dois pontos de contraventamento) deve ser o mais próximo possível de 3.00m (relação

l y l x



2.00 ).

12

De certa forma o Grupo Padrão pode ser entendido em analogia à layer 0 do AutoCAD. Índice de esbeltez é e definido como a razão entre o comprimento livre de flambagem em um plano ( k.l) e o raio de giro (r ) da seção neste mesmo plano. Ou seja,  x = l x / r x e  y = l y / r y . 13

36


Tabela 01 : Relações entre comprimentos de flambagem Dupla Cantoneira Oposta

Dupla Cantoneira Frontal

Perfil Circular

Perfil “U”

2.00

4.00

1.00

4.00

Perfil “U”

Enrijecido

3.00

Perfil Cartola

3.00

Para ativar a janela de contraventamento basta acessar o menu „Dimensionamento | Contraventamento‟. No AutoMETAL os contraventamentos devem ser lançados como indicado na Figura 29. Deve-se apenas marcar com o mouse quais barras encontram-se sob o mesmo grupo de contraventamento . Grupo de contraventamento foi a maneira encontrada para designar o conjunto de barras que encontram-se travadas por um mesmo contraventamento. O comprimento de flambagem no plano perpendicular ao plano da treliça será igual ao somatório dos comprimentos de todas as barras do segmento, ou seja, entre dois pontos fixos. Caso uma barra não pertença a nenhum contraventamento os comprimentos de flambagem em torno dos eixos de maior e menor inércia serão iguais ao próprio comprimento da barra. Portanto, os comprimentos efetivos de flambagem serão definidos para as barras tanto no plano da treliça quanto no plano perpendicular a ela. Deve-se destacar que os pontos fixos de contraventamento devem ser definidos em nós de banzos onde se garanta a presença de terças ou de dispositivos que transfiram seus efeitos, como mão-francesa. O procedimento para o contraventar uma estrutura está exposto abaixo: 



Clique com o botão direito do mouse sobre o desenho. Com isso será criado um novo grupo de contraventamento (CTV), como pode-se observar no campo à direita superior; Para o grupo corrente, selecione as barras. Esta seleção é feita clicando sobre as barras com o botão esquerdo do mouse . Esta barra irá alterar de cor e na lista da direita será adicionada o número da 37




barra clicada e, no campo à direita inferior será computado o comprimento de flambagem (em y ) das barras selecionadas. Caso se deseje desfazer a seleção basta clicar novamente sobre a barra. Para dar seqüência basta retornar ao primeiro passo, até que todos os contraventamentos sejam informados. Para conferir um determinado grupo de CTV basta acessá-lo no campo à direita superior.

Figura 29 : Janela para indicação dos contraventamentos.

3.6.3. Escolha dos Perfis Após definidos os grupos de barras e os contraventamentos apenas resta informar qual grupo de perfis cada grupos de barras deverá assumir. Para selecionar os grupos de perfis basta acessar o menu „Dimensionamento | Dimensionar‟. O programa permite dimensionar para perfis laminados e em chapas dobradas, conforme representado na Tabela 02:

38


Tabela 02 : Perfis disponíveis para dimensionamento .

Perfil s o d a n i m a L s i f r e P s a p s a a h d C a r b s i o f r D e P

Critérios para Dimensionamento

Dupla Cantoneira Oposta – 2L

Peso, espessura e/ou chapa de ligação

Dupla Cantoneira Frontal – LL

Peso, espessura e/ou afastamento

Perfil “U” – Ulam

Peso, espessura14 e/ou alma

Perfil “I” – ILam

Peso, espessura14 e/ou alma

Perfil Circular15 – CIRC Perfis Personalizados – Pers

Peso, espessura e/ou diâmetro Peso

Dupla Cantoneira Oposta – 2LCD

Peso, espessura e/ou chapa de ligação

Dupla Cantoneira Frontal – LLCD

Peso, espessura e/ou afastamento

Perfil “U” – U_CD

Peso, espessura e/ou alma

Perfil “U” Enrijecido – URCD


Perfil Cartola – UCCD


Perfis Personalizados – Pers

Peso

Com o AutoMETAL é possível impor alguns parâmetros para o dimensionamento. Para cada grupo de perfis pode-se informar até três parâmetros, sendo o peso e a espessura comum a todos os grupos. O critério peso sempre será seguido, ou seja, o dimensionamento sempre terá início adotando-se, dentro dos outros parâmetros fixados (espessura e/ou afastamento), os perfis em ordem crescente de peso. Os demais parâmetros não necessariamente devem ser informados, pode-se dimensionar apenas pelo critério de menor peso. O inconveniente de se trabalhar apenas com o critério de peso mínimo é a incompatibilidade constritiva dos perfis calculados. Ou seja, o programa poderá dimensionar, no caso de dupla cantoneiras, por exemplo, os banzos com uma chapa de ligação de 1/4” e as diagonais (ou os montantes) , com chapa de ligação de 3/16”. Neste caso, fixando-se a chapa de ligação (afastamento) podese obter a resposta já definitiva. Outro exemplo mais problemático geralmente 14

Neste caso trata-se da espessura da alma do perfil. Apesar de tratar-se, em verdade, de um perfil em chapa dobrada, os perfil circulares são calculados como perfis laminados, em conformidade com a NBR8800/86. 15

39

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 40 acontece quando se trabalha com banzos em perfil “U” em chapa dobrada e

diagonais (e montantes) com perfis laminados em dupla cantoneira frontal. Neste caso o critério peso pode indicar perfi l “U” com alma de 150 mm , por exemplo, e perfis para as diagonais com afastamento de 175mm , com um perfil muito leve. Neste caso, não seria viável, talvez, aumentar a alma dos banzos, mas sim redimensionar a estrutura com afastamento fixo de 150mm para todos os grupos de barras (banzos, diagonais e montantes, por exemplo). Assim, o peso das barras das diagonais pode subir um pouco mas, em geral, menos que se optasse pelo aumento da alma do perfil “U”. O parâmetro espessura pode ser utilizado, por exemplo, quando já se dispõe de chapas (ou perfis, no caso de laminados) em estoque. Portanto, o mais recomendável é dimensionar a estrutura inicialmente apenas com o critério de peso e, após verificar se a resposta apresenta incompatibilidades construtivas, fixar os outros parâmetros de forma conveniente. Para concluir o procedimento de dimensionamento é necessário informar, obrigatoriamente, outros dois parâmetros: o limite de esbeltez e o tipo do aço adotado. O índice de esbeltez máximo não é travado, embora a NBR880/86 imponha como valor máximo 200. Assim, recomenda-se que sejam informados valores inferiores a este limite pois, nestes casos, tem-se a cobertura da norma. Índices de esbeltez menores são sempre preferidos pois conferem mais rigidez e estabilidade à estrutura embora resultem, obviamente, em estruturas mais pesadas. O tipo de aço apenas é importante quando se trabalha com perfis em chapas dobradas. Nestes casos a diferença de custo entre dois aços, por exemplo A36 e SAE1010, pode ser superior à diferença de peso das estruturas calculadas. Ou seja, embora o dimensionamento com SAE1010 resulte em um peso maior quando comparado com A36 seu custo total pode ser menor, já que este último é mais caro. Novamente, nestes casos, recomenda-se dimensionar inicialmente com um tipo de aço. Com o peso total calcular o custo e, então, redimensionar com outro aço e conferir os custos finais. 40

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 41 A Figura 31 representa a janela de entrada de dados dos grupos de perfis e critérios para o dimensionamento. Abaixo estão indicados os passos necessários para a informação dos critérios e parâmetros de cálculo: 1. Clique, na lista da esquerda, esquerda, sobre o nome do grupo de barras que deseja informar os dados; 2. Escolha o tipo (laminado ou chapa chapa dobrada) e o grupo de perfis perfis (dupla cantoneira, perfil “U”, etc.); 3. Escolha os critérios de cálculo cálculo clicando sobre o respectivo respectivo check box (peso, espessura , afastamento ou alma). No campo à direita dos escolha o valor a ser fixado. Informe também o índice de check boxes check boxes escolha esbeltez máximo e o tipo de aço. Para alterar o tipo de aço clique 30). sobre o botão Alterar tipo de aço (janela representada na Figura 30). Clique sobre o botão Confirmar dados ; 4. Repita os passos 1 a 3 para todos os grupos grupos de barras que que se deseje dimensionar. Como dito, não é necessário dimensionar todos os grupos de barras. 5. A última informação diz respeito ao peso próprio da estrutura. Opcionalmente pode-se indicar em qual o carregamento (ou nenhum) incluir o peso próprio dimensionado. Para tal basta clicar sobre o check box „Peso próprio no carregamento „ e escolher o carregamento que receberá as cargas. Para concluir basta basta clicar sobre o botão Ok .

Figura 30 : Janela escolha (e definição) dos tipos de aço.

41


Figura 31 : Janela para dimensionamento dos perfis.

Caso alguma informação esteja incorreta basta clicar, na tabela da parte inferior da janela, sobre o respectivo grupo de barras e, então, sobre o botão Desfazer . Após confirmar a operação (botão Ok ) o programa dará início ao procedimento de dimensionamento. Caso não encontre nenhum perfil, dentro dos parâmetros estabelecidos, que resista aos esforços solicitantes o programa interromperá o processo e pedirá novos parâmetros. Caso o problema seja a falta de perfis de maiores bitolas, pode-se inserir novos perfis para cada um dos grupos, seja laminado ou em chapa dobrada. Para isto, basta seguir os passos 3.8. descritos no Item 3.8. 42

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 43 Caso o dimensionamento tenha êxito a tabela com os perfis dimensionados fica disponível a partir do menu „Dimensionamento | Listagem dos perfis‟. Para salvar os dados (em arquivo compatível com o Excel), basta clicar com o botão direito do mouse sobre a tabela. É possível também imprimir a relação total de material. Para tal basta clicar sobre o botão Relação de Materiais . Deve-se observar que programa permite dimensionar dimensionar os os grupos grupos de de barras para ambos os módulos de dimensionamento. Ou seja, módulo laminado , que segue a NBR8800/86 o módulo de chapa dobrada , que segue a nova norma NBR????/2000, ambas nos estados limites. 3.7. Verificação dos Perfis Além do dimensionamento automatizado e otimizado com o AutoMETAL é possível também verificar perfis. Ou seja, pode-se testar se um perfil resiste ou não aos esforços. Esta verificação pode ser útil quando já se dispõe de determinado perfil e se deseja construir utilizando-o, mesmo que isto não seja a solução mais econômica. Antes de partir para a verificação é necessário, primeiro, calcular os esforços nas barras (basta, na tela principal, clicar sobre o botão Calcular ) e também contraventar a estrutura (Item (Item 3.6.2). 3.6.2). Após calculados os esforços deve-se acessar o menu „Perfis | Verificação‟. A Figura 32 apresenta a janela para proceder a verificação dos perfis. A idéia utilizada na verificação também segue a noção de grupos de barras e de perfis. O primeiro passo para a verificação é construir um grupo de perfis . Cada um desses grupos pode ser composto por vários tipos de seções (dupla cantoneira laminada, perfil “U” ou “U” enrijecido, em chapa dobrada, etc.), diferentemente dos grupos empregados pelo dimensionamento. Os grupos de perfis para a verificação são construídos indicando perfil por perfil. Por exemplo, caso se deseje verificar se o perfil dupla cantoneira oposta 50.8x50.8x4.76x 6.35 e um perfil “U” 150x50x2.66 resistem aos esforços solicitantes para as diagonais, basta inserir um novo grupo de perfis e neste grupo inserir os dois perfis acima. Para inserir perfis em um grupo basta clicar sobre o nome do grupo na lista à direita, clicar sobre o perfil desejado (tabela da esquerda) e, então, sobre o botão com a seta para a direita (Adicionar (Adicionar Perfil ). ). Feito 43

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 44 isso, basta clicar sobre o botão Verificação e associar o grupo de perfis criado com o grupo de barras desejado, neste caso Diagonais . Para fazer esta associação basta clicar com o botão direito do mouse sobre a célula à direita do grupo de barras desejado, conforme indicado na Figura 33.

Figura 32 : Janela para criação dos grupos de perfis para a Verificação.

Concluída as associações entre grupos de barras e de perfis basta clicar sobre o botão Verificar para concluir a verificação. A resposta aparece indicada na tabela da parte inferior da janela de associação (Figura 33). Neste exemplo apenas o perfil de dupla cantoneira laminada resiste aos esforços solicitantes, ainda sim muito próximo do 44

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 45 limite (93.97%). O último dado (141) corresponde ao máximo índice de esbeltez do grupo de barras. Os dados serão sempre apresentados com a cor da fonte variando de acordo com a solicitação, seguindo o padrão apresentado à esquerda da tabela.

Figura 33 : Janela para associação dos grupos de barras e de perfis.

Uma última observação diz respeito aos grupos de perfis criados: caso se utilize recorrentemente um certo grupo de perfis pode-se optar por salvá-lo para posterior recuperação. Para tanto, basta clicar com o botão direito do mouse sobre o nome do grupo de perfis na lista da direita (Figura 33), daí em Salvar . Para recuperá-lo basta clicar sobre o botão Abrir e selecionar o grupo desejado. Pode-se também renomear um grupo de perfis: basta, no clique do mouse , selecionar a opção Renomear , ao invés de Salvar .

45

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 46 3.8. Alteração dos Bancos de Dados dos Perfis O AutoMETAL dispõe de um banco de dados com os dados de quase todas as bitolas comerciais, dentro de cada grupo de perfis. No entanto, é possível também inserir novos perfis, bem como excluir alguns já existentes. Para tal, basta acessar o menu „Perfis | Inserir‟, habilitando a janela representada na Figura 34. O programa permite a inclusão de novas seções em todos os grupos de perfis, conforme representado na Tabela 03.

Figura 34 : Janela para alteração dos bancos de dados dos perfis.

46

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 47 Tabela 03 : Possibilidades de alteração dos bancos de dados.

Perfil s o d a n i m a L s i f r e P

Dupla Cantoneira Oposta Dupla Cantoneira Frontal Perfil “U” Perfil “I”

Perfil Circular Perfis Personalizados

Automático Sim, para cantoneiras de abas iguais entre 7/8” e 5” e várias espessuras Não Sim, para quaisquer diâmetros e espessuras Não

Dupla Cantoneira Oposta s a p s a a h d C a r b s i o f r D e P

Dupla Cantoneira Frontal Perfil “U”

Sim, para quaisquer dimensões

Perfil “U” Enrijecido

Perfil Cartola Perfis Personalizados

Manual r e u q s i a u q a r a p s i f r e p s o s o d o T

s e õ s n e m i d

Não

Para inserir um novo perfil é necessário informar as principais características geométricas da seção. Estes valores podem ser inseridos de duas formas distintas. A primeira delas é inseri-las diretamente (manualmente). Ou seja, devem ser informados os valores da área, dos momentos de inércia dos eixos principais, raios de giro, etc., além da curva de flambagem do perfil, de acordo com as normas brasileiras NBR8800/86 ou NBR????/2000. A segunda forma é a entrada automática . Aqui, basta informar quais as dimensões da seção e os cálculos das características serão feitos automaticamente pelo programa. Por exemplo, para se inserir um novo perfil em dupla cantoneira oposta de abas iguais (entre 7/8” e 5“) deve -se apenas informar qual a dimensão das abas e o afastamento (chapa de ligação), todos os valores serão calculados automaticamente. O mesmo raciocínio é valido, por exemplo, quando se deseja inserir um perfil circular 16 ou então um perfil “U” Enrijecido17. Nem todos os perfil podem ser inseridos de forma automática. A Tabela 03 apresenta todas as possibilidades para todos os grupos de perfis.

16 17

Neste caso deve-se informar apenas o diâmetro externo e a espessura. Neste caso deve-se informar a alma, a mesa, o enrijecimento, a espessura da chapa e o r aio das dobras.

47

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 48 O grupo Perfis Personalizados deve ser utilizado quando se deseja inserir uma seção que foge das disponíveis no programa. Ou seja, caso se deseje construir uma tabela com perfis em duplo “U” Enrijecido, os dados devem ser lançados no grupo de perfis Personalizados, daí apenas ser possível inserir os dados manualmente.

4. Exemplos Para melhor compreensão do funcionamento do programa são apresentados aqui dois exemplos totalmente calculados pelo AutoMETAL, desde o lançamento da geometria até o dimensionamento dos perfis. O Exemplo 01 é uma cobertura em duas águas comum, com diagonais dispostas em „N‟. O segundo exemplo – Exemplo 02 – consiste numa cobertura duas águas com balanço. No primeiro exemplo adotou-se os pilares de concreto e no segundo exemplo os pilares são treliçados de aço. 4.1.

Exemplo 01

Neste primeiro exemplo deseja-se construir um galpão com 25m de vão e 60m de comprimento (1500m 2 de área). A única imposição do projeto é que a cobertura deve ser do tipo duas águas, mas com liberdade total para alterar parâmetros como inclinação do(s) banzo(s) e afastamento entre treliças. Para este projeto foi calculada uma cobertura do tipo duas águas comum, com inclinação adotada para banzo superior igual a 17% (aprox. 10º), e inclinação do banzo inferior igual a 0º. O distância entre treliças é de 5.0m. A frente e o fundo do galpão, bem como os fechamentos laterais são em alvenaria. Neste modo a cobertura é composta por 11 módulos (11 treliças), conforme representado na Figura 41. Escolha da geometria

A geometria utilizada foi gerada pelo AutoMETAL. Para a geração de coberturas do tipo duas águas é necessário informar ao programa apenas (a) o vão livre, (b) as inclinações dos banzos e (c) a distância máxima entre terças (ou tipo de telha, ou 48

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 49 número de divisões). O vão e as inclinações dos banzos são conhecidas. Já a distância entre terças é obtida nos catálogos dos fabricantes de telhas. Neste caso será utilizada tenha metálica trapezoidal. A carga de vento no local da obra é de 80 kg/m 2 . Assim, para uma telha metálica padrão, com trapézios de 40mm e espessura de 0.50mm a máxima distância garantida pelo fabricante é de 2.20m . A Figura 35 reproduz a janela para a entrada dos dados. O intervalo de ângulos para as barras das diagonais foi mantido entre 35º e 60º, de modo a obter ângulos próximos a 45º. A Figura 36 apresenta em detalhe a proposta de geometria obtida pelo AutoMETAL. Neste caso o programa lançou montantes e diagonais intermediárias (entre nós com terças). Isto deve-se ao intervalo adotado para os ângulo. Após cada uma das etapas do projeto é recomendável salvar os dados. No caso específico da geometria a melhor saída é salvá-la em arquivo .dxf , compatível com o AutoCAD, pois assim serão guardadas também as posições das terças. Para salvar no formato .dxf acesse o menu „Exportar | AutoCAD 14 (.dxf)‟.

Figura 35 : Janela para geração automática de geometrias.

49


Definição dos Pilares

Após definidas as geometrias adotadas o próximo passo deve ser a indicação dos pilares (ou apoios ). Em ambos os casos serão adotados pilares de concreto armado, de seção retangular (20x30cm ), com 6.0m de altura, sendo a resistência característica à compressão do concreto - f ck – igual a 25MPa (250kgf/cm 2 ). Os pilares devem ser lançados no primeiro e no último nó do banzo inferior. A Figura 37 mostra a tabela onde devem ser indicados os nós de conexão e também a janela para entrada das características geométricas e do material. Após inserir ambos os pilares deve-se confirmar a operação clicando no botão Ok abaixo da tabela utilizada para a indicação dos nós de conexão. A Figura 38 apresenta o desenho já com os pilares.

Figura 37 : Posicionamento e caracterização dos pilares

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Figura 38 : Tela principal com indicação dos pilares

Carregamentos e Combinações dos Carregamentos

Para este problema foram calculados cinco carregamentos, a saber, permanente (sem peso próprio), sobrecarga e três ventos . No carregamento permanente não é necessário estimar o peso próprio, pois este será calculado automaticamente no procedimento de dimensionamento. Abaixo estão os valores utilizados para cada componente do carregamento permanente. A sobrecarga segue as especificações de Norma: 25kgf/m 2 . Carregamento Permanente

Telhas (kgf/m 2 ) 6.00

Contraventamentos (kgf/m 2 ) Terças (kgf/m ) 1.00

6.00

O cálculo do vento foi feito de acordo com a NBR6123, obtendo três combinações críticas, de acordo com a geometria e com as aberturas do problema. A 51

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 52 pressão de obstrução (carga de vento – q , em kgf/m 2 ) é função das características topográficas, das edificações vizinhas, da intensidade de ocupação da construção e da região do país onde a obra será construída.

Vk  Vo .S1 .S2 .S3

    onde     

Vk - Velocidade característica (em m/s )

Vo S1 S2 S3

-

Velocidade básica (em m/s ) Fator topográfico Fator de rugosidade Fator estatístico

Vo = 45m/s (162km/h )  Região de Campinas/SP, conforme mapa da Norma; S1 = 1,00  Terreno Plano; S2 = 0,83  Categoria IV, Classe „B‟ e altura inferior a 10m e; S3 = 1,00  Edificação industrial com alto fator de ocupação. Assim,

Vk  37.35m / s

Como

q  0,613.Vk 2 , sendo

Vk em m/s e q em N/m 2 tem-se:

q  85.50 kgf / m 2

Para o cálculo dos coeficientes de vento deve-se levar em consideração as dimensões da construção e as aberturas fixas e móveis. A Figura 39 apresenta as três combinações críticas para os coeficientes internos e externos da edificação, novamente de acordo com a NBR6123.

52


Figura 39 : Combinações dos coeficiente de forma para ventos.

Após calculadas a pressão de obstrução e as combinações dos coeficientes de forma (C ) tanto para a cobertura quanto para os pilares pode-se, então, lançá-los no programa. Inicialmente deve-se lançar os carregamentos para a cobertura e depois para os pilares. Os valores de C devem ser informados para trechos entre terças. Neste caso as cinco primeira terças devem receber os mesmos coeficientes, assim como as cinco últimas. Esta situação está apresentada na Figura 40 (para acessar esta janela bastar clicar sobre o menu „Carregamentos | Cobertura | Automático‟). As células vazias recebem os valores das células imediatamente acima, daí para o Vento 1 ser necessário preencher apenas a primeira célula.

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Figura 40 : Janela para lançamento automático dos carregamentos da cobertura.

Figura 41 : Janela para lançamento automático dos carregamentos dos pilares.

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A Figura 41 apresenta a janela para entrada dos dados referentes aos carregamentos dos pilares (menu „Carregamentos | Pilares‟). Para os pilares a orientação dos coeficientes de forma dos pilares não é mais relativa (pressão ou sucção ) como no caso das coberturas e sim segue a orientação do plano cartesiano. Ou seja, C para os pilares deve ser positivo quando está orientado da esquerda para a direita e negativo caso contrário. Após lançados todos os carregamentos para dar seqüência ao problema devese informar as combinações destes carregamentos. Esta etapa não é obrigatória. Caso são sejam lançadas combinações o dimensionamento será feito com base nos esforços máximos calculados para os carregamentos tomados isoladamente. A tabela abaixo apresenta os coeficientes de majoração (ou minoração) adotados para as quatro combinações calculadas. Estes coeficientes são fornecidos pela NBR6123. Combinação 1 Combinação 2 Combinação 3 Combinação 4

Permanente Sobrecarga 1.40 1.40 0.90 0.90

1.40 0.98 -----

Vento 1 ----1.40 ---

Vento 2 ------1.40

Vento 3 0.84 1.40 -----

Estes coeficientes devem ser informados na janela representada na Figura 42, acessível pelo menu „Combinações‟. Abaixo encontram -se os passos necessários para o lançamento das combinações dos carregamentos, conforme apresentado no Item 3.4:  Inserir quantas combinações forem necessárias. Para inserir uma nova combinação basta clicar no botão Inserir da esquerda;  Clicar sobre determinada combinação (Combinação 1, no exemplo). À direita, na janela, selecione o carregamento e informe seu coeficiente de majoração (ou minoração). Clique em Inserir (agora no botão da direita) para confirmar. Insira todos os carregamentos pertencentes à combinação ativa;  Clique sobre outra combinação e retorne ao passo anterior, até que se informe todas as combinações.

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AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 56 Caso haja algum dado informado incorretamente, basta clicar sobre o carregamento, na tabela da direita, e no botão Excluir . O mesmo vale para uma combinação informada incorretamente. Neste caso deve-se clicar na lista da esquerda e no botão Excluir , também à esquerda.

Figura 42 : Janela para dados sobre as combinações de carregamentos.

O lançamento dos carregamentos e combinações é a última etapa de entrada de dados. Sendo assim, neste ponto é importante salvar todos os dados em arquivos para que possam, posteriormente, serem novamente acessados. Para salvar todos os dados (geometria, pilares, carregamentos e combinações) basta acessar o menu „Arquivo | Salvar | Dados‟. É possível salvar também apenas os dados dos carreg amentos (e combinações) em arquivos compatíveis com o MS-Excel (extensão .csv ). Neste caso deve-se acessar o menu „Arquivo | Salvar | Carregamentos‟.

Cálculo dos Esforços

O cálculo dos esforços é simples e direto: basta clicar sobre o botão Calcular , na parte inferior da pasta Dados (na janela principal). Para este cálculo, no entanto, seria necessário informar quais os perfis cada grupo de barras (e.g. banzo inferior, superior, etc.) assume. Quando estes valores não são informados (como neste exemplo) o programa adota alguns valores predefinidos. Estes valores podem ser checados (e 56

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 57 alterados) acessando o menu „Perfis | Alterar‟. Caso se deseje alterar as características

deste perfil padrão (bem como para outros dados como o módulo de elasticidade inicial, tensão de escoamento, etc.), deve- se acessar o menu „Opções‟.

Dimensionamento dos Perfis

A etapa final do projeto, pelo menos na parte relativa ao AutoMETAL, é o dimensionamento dos perfis. Antes, no entanto, é preciso indicar os pontos de contraventamento dos banzos. As Figuras 43 e 44 apresentam o esquema adotado para o contraventamento do banzo superior. Para o banzo inferior foi adotado o mesmo padrão, qual seja, contraventar de duas em duas terças. Na Figura 43 estão indicadas também as linhas de corrente (para o travamento lateral das terças). Note que nos desenhos abaixo não foram indicados os contraventamentos laterais pois estes não são necessários para o cálculo.

Figura 43 : Contraventamento do Banzo Superior (Planta).

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Figura 44 : Contraventamento do Banzo Superior (Perspectiva).

Para a Figura 44 as linhas azuis representam as terças e as verdes as barras de contraventamento. As barras do banzo destacadas (em vermelho) representam, na notação do AutoMETAL, um grupo de contraventamento . Ou seja, as quatro barras apresentam o mesmo comprimento de flambagem na direção perpendicular ao plano da treliça (igual à soma do comprimento das quatro barras). São justamente estes grupos de contraventamentos (grupos de CTV ) que devem ser informados ao AutoMETAL. Para tal, basta acessar o menu „Dimensionamento | Contraventamentos‟. A Figura 45 apresenta a janela para criação dos grupos de CTV. O procedimento é apresentado abaixo: 



Clique com o botão direito do mouse sobre o desenho. Com será criado um no grupo de contraventamento (CTV), como pode-se observar no campo à direita superior; Para o grupo corrente, selecione as barras. Esta seleção é feita clicando sobre as barras com o botão esquerdo do mouse . Esta barra irá alterar de cor e na lista da direita será adicionada o número da barra clicada e no campo à 58




direita inferior será computado o comprimento de flambagem (em y ) das barras selecionadas. Caso se deseje desfazer a seleção basta clicar novamente sobre a barra. Para dar seqüência basta retornar ao primeiro passo, até que todos os contraventamentos sejam informados. Para conferir um determinado grupo de CTV basta acessá-lo no campo à direita superior.

Figura 45 : Janela para definição dos contraventamentos.

Concluído o contraventamento18 deve passar à última etapa do dimensionamento, isto é, a escolha dos perfis. A Figura 46 representa a janela de entrada de dados dos grupos de perfis e critérios para o dimensionamento. Abaixo estão indicados os passos necessários para a informação dos critérios e parâmetros de cálculo: 1. Clique, na lista da direita, sobre o nome do grupo de barras que deseja informar os dados; 2. Escolha o tipo (laminado ou chapa dobrada), e o grupo de perfis (dupla cantoneira, perfil “U”, etc.); 3. Escolha os critérios de cálculo clicando sobre o respectivo check box (peso, espessura , afastamento ou alma). No campo à direita dos check boxes escolha o valor a ser fixado. Informe também o índice de esbeltez máximo e

59

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 60 o tipo de aço. Para alterar o tipo de aço clique sobre o botão Alterar tipo de aço . Clique sobre o botão Confirmar dados ; 4. Repita os passos 1 a 3 para todos os grupos de barras que se deseje dimensionar. Como dito, não é necessário dimensionar todos os grupos de barras. 5. A última informação diz respeito ao peso próprio da estrutura. Opcionalmente pode-se indicar qual o carregamento (ou nenhum) que irá „receber‟ o peso próprio dimensionado. Para tal basta clicar sobre o check box „Peso próprio no carregamento „ e escolher o carregamento que receberá as cargas. Para concluir basta clicar sobre o botão Ok . Nesse nosso exemplo será utilizado apenas o aço A-36, para todos os perfis. As barras dos banzos (inferior e superior) são perfis “U” em chapa dobrada e as barras das diagonais e montantes são perfis laminados de dupla cantoneira frontal. O procedimento de dimensionamento será executado duas vezes. Na primeira vez terá como critério único o peso (peso mínimo). Após obtidos os perfis mínimos caso estes não se mostrem construtivos (e.g. almas distintas para os banzos inferior e superior) o procedimento será novamente executado de modo a compatibilizar as dimensões. O critério, neste último caso, será o afastamento (entre as cantoneiras) e a dimensão da alma para os banzos. O valor fixado será o máximo obtido quando se dimensiona com o peso mínimo. Em ambos os casos o peso próprio será lançado automaticamente pelo programa no carregamento Permanente . Nas Figuras 46 e 47 estão representadas a janela para entrada dos parâmetros e a janela de resposta, acessíveis respectivamente em „Dimensionamento | Dimensionar‟ e em „Dimensionamento | Listagem dos Perfis‟.

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O contraventamento não precisa ser obrigatoriamente informado. Neste caso os comprimentos de flambagem em ambos os planos (da treliça e perpendicular a ela) serão iguais ao pr óprio comprimento da barra.

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Figura 46 : Janela entrada dos dados de dimensionamento (1 ª rodada ).

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Figura 47 : Janela com a listagem dos perfis dimensionados (1 ª rodada ).

Para a segunda rodada o objetivo será ajustar os perfis entre si. Neste há duas possibilidades para o ajuste. Pode-se optar por adotar as almas e os afastamentos das cantoneiras iguais a 175mm , ou seja, o maior valor calculado. A outra possibilidade é ajustar pelo menor valor (150mm ), forçando um aumento da espessura do perfil antes calculado com 175mm . Neste exemplo as duas hipóteses foram testadas mas apenas a primeira é apresentada, pois com a segunda opção não foi possível concluir o dimensionamento. Os montantes e diagonais, entretanto, estão compatíveis entre si mas incompatíveis com os banzos. A rigor, os afastamentos entre as cantoneiras deveria ser igual à alma menos duas vezes a espessura da chapa do perfil do banzo. Aqui, no entanto, o novo dimensionamento será feito com afastamento igual à alma do banzo. Este problema pode ser corrigido inserindo na tabela de perfis laminados seções com os afastamentos desejados, neste caso 175-2*3.42 e 150-2*4.76. A Figura 48 reproduz nova configuração da janela de entrada de dados para o dimensionamento.

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Como era de se esperar, o peso total subiu, embora muito pouco. Os perfis agora apresentam compatibilidade construtiva com as almas de ambos os banzos são iguais e iguais também ao afastamento das cantoneiras dos montantes e diagonais. Quando se observa as Solicitações Máximas das barras dos montantes e das diagonais percebe-se certamente estas barras foram dimensionadas pelo limite de esbeltez. Ou seja, a comprimento e não o esforço atuante determinou, em última análise, qual o perfil adotado. Assim, caso se deseje diminuir o peso da estrutura podese dividir os grupos MONTANTES e DIAGONAIS em dois grupos cada, lançando as barras próximas ao centro nos dois novos grupos criados. Assim, os maiores perfis ficariam restritos apenas às maiores barras, fazendo com que as demais assumam perfis mais leves, consequentemente diminuindo o peso total. Esta saída, no entanto, pode não se mostrar vantajosa pois, certamente, dará mais margens a erros durante a fabricação (i.e. troca dos perfis). Entretanto, quando os vãos são grandes esta troca é quase sempre vantajosa. Ou seja, um maior rigor construtivo aliado a um projeto econômico.

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AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 65 Após a segunda execução do dimensionamento são definidos os perfis para cada grupo de barras. A relação de todo o material gasto pode então ser gerada. A partir da janela de listagem dos perfis pode-se acessar a janela apresentada na Figura 50. Nesta relação consta a listagem completa de todos os perfis adotados com as respectivas quantidades, o tipo de aço e, opcionalmente, o preço. A lista é sempre dividida entre perfis laminados e em chapa dobrada. Para lançar as quantidades totais basta indicar o número total de treliças (módulos), o perfil, o comprimento e o número total de terças por treliça. Para escolher o perfil das terças basta selecionar o item Terças na lista à esquerda e clicar sobre o botão Alterar . O mesmo pode ser feito para o caso de grupos de barras não dimensionados. Caso se deseje desfazer alguma entrada de dados basta clicar sobre a tabela desejada (de perfis laminados ou em chapa dobrada) e, então, no botão Desfazer .

Figura 50 : Janela com a relação completa de material.

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AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 66 No campo Seqüência de terças deve ser indicado o número total de tramos com terças. Neste exemplo o número de seqüências de terças superior ao número de treliças pois a frente e o fundo do galpão são em alvenaria. Estes dados podem ser impressos, gerando o relatório indicado na Figura 51.

Figura 51 : Formato do relatório com relação total de material.

4.2. Exemplo 02 A Figura 52 apresenta o segundo exemplo. Trata-se de uma cobertura em duas águas de banzos paralelos, co m diagonais em „V‟ (sem montantes) e com balanços nas extremidades. Os pilares deste exemplo são em perfis metálicos (pilares treliçados). A distância entre pilares é de 20m e os balanços têm 5m de comprimento cada. Para não repetir o que já foi visto no exemplo anterior – Exemplo 01 – apenas será tratado aqui tópicos ainda não cobertos. 66

AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 67 Escolha da Geometria

A geometria adotada neste exemplo, como dito, é do tipo duas águas com diagonais em „V‟. Inicialmente o programa gera a cobertura principal. A partir daí basta exportá-la para o AutoCAD e, então, promover as alterações. Neste caso os balanços e os pilares serão inseridos no AutoCAD.

Figura 52 : Geração automática do Exemplo 02.

A Figura 52 apresenta os dados para a geração automática da cobertura principal. Após obtida a parte central da cobertura basta exportá-la para o AutoCAD (menu „Arquivo | Exportar | AutoCAD R.14‟). O arquivo criado deve, então, ser aberto no AutoCAD. A Figura 53 mostra o arquivo já aberto. Os pontos (node points ) indicados no desenho (no banzo superior) representam as terças.

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Figura 53 : Arquivo aberto no AutoCAD.

Para alterar o desenho basta seguir a seqüência abaixo: 1. Apague todos os node points do desenho; 2. Crie novas layers de acordo com a quantidade de grupos de barras que deseja inserir. Neste caso serão criadas 6 (seis) novas layers :  Banzos dos balanços (ambos os banzos do balanço assumirão o mesmo perfil);  Diagonais dos balanços; Banzo Superior dos pilares;   Banzo Inferior dos pilares;  Diagonais dos pilares e; Montantes dos pilares.  3. Crie as novas barras, todas em suas respectivas layers . Neste caso os balanços podem ser criados espelhando-se parte dos banzos (comando mirror ). Já os pilares devem ser criados manualmente. Cada barra criada

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AutoMETAL – Automação de Projetos de Treliças Metálicas Planas MANUAL DE OPERAÇÃO P. 69 deve ser uma linha (line ), com apenas dois nós (início e fim). Isto é, sem nós intermediários. 4. O último passo é a colocação das terças. Neste caso as terças devem ser colocadas também nos pilares (fechamentos laterais). A indicação é simples mas exige bastante cuidado. Primeiro selecione a layer „Tercas‟. A Figura 54 apresenta a estrutura já alterada, com todas as terças indicadas. Sempre que uma terça for intermediária, isto é, não seja de extremidade, é necessário indicá-la com dois node points . O primeiro para simbolizar o fim do primeiro trecho (trecho de terça) e o segundo indicando o início de um novo trecho. Para melhor compreensão consulte o manual no Item 3.1.3 (Geometria via AutoCAD). 5. Exporte a nova estrutura para o formato DXF . O procedimento de importação está descrito no mesmo item indicado acima. De acordo com o desenho abaixo, a geometria do balanço poderia ser alterada, sobretudo visando economizar uma terça. Isto aqui não foi feito apenas para simplificar a análise. Com a importação do novo arquivo gerado a etapa de geometria está concluída.

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Figura 54 : Arquivo já alterado no AutoCAD. Definição os Apoios

Neste caso não serão lançados pilares à cobertura, pois estes já fazem parte da própria estrutura. Assim, apenas é necessário informar quais as vinculações dos nós, ou seja, quais as restrições aos deslocamentos (horizontal e vertical). Neste caso Os nós da parte inferior os pilares serão considerados indeslocáveis, isto é, nós fixos , sendo todos os demais livre para se deslocarem em ambas a direções. A Figura 55 apresenta a configuração final da tabela de entrada dos dados dos apoios. Após preenchê-la é necessário confirmar os dados (botão Ok , abaixo da tabela, à direita).

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Figura 55 : Tabela para indicação dos apoios.

Carregamentos e Combinações dos Carregamentos

Os carregamentos são lançados de maneira idêntica ao exemplo anterior. Na Figura 56 estão apresentadas as quatro combinações dos coeficientes de forma externos e internos (quatro ventos). A Figura 57 reproduz a janela de entrada dos dados para geração automática dos carregamentos. Neste exemplo, no entanto, os ventos para os pilares são lançados junto dos ventos da cobertura.

Figura 56 : Tabela para indicação dos apoios.

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Figura 57 : Tabela para lançamento dos dados dos carregamentos.

Para esta estrutura está prevista a instalação de uma calha no ponto de união entre o banzo superior da cobertura principal e do balanço. Embora pequena faremos questão de lançá-la apenas para apresentar o procedimento de entrada manual de carregamentos. A Figura 58 apresenta a janela para a entrada das cargas, acessível pelo menu „Carregamentos | Alterar / Inserir‟. O peso da calha foi tomando como sendo igual a 25 kg/m (carga concentrada de 125kg = 5m x 25kg/m ), informado com sinal negativo pois a orientação das cargas é positiva de baixo para cima . A idéia aqui é a mesma empregada nos procedimentos de alteração dos grupos de barras. Ou seja, deve-se definir o nó inicial, o nó final e o incremento. Neste caso o nó de conexão com o balanço da esquerda é o nó 28, e com o balanço da direita é o nó 48. Assim, o nó inicial é 28 , o final 48 e o incremento é 20 . A opção Substituir ou Adicionar tem o mesmo significado para o caso dos grupos de barras. Ou seja, caso a opção fosse substituir a carga nos nós 28 e 48 seria –125.00kg. Como a opção é adicionar esta carga será de –200.54kg ( = -75.54 + -125.00).

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Figura 58 : Tabela para lançamento manual de cargas.

A tabela abaixo apresenta os coeficientes empregados nas combinações das ações, de acordo com o NBR6123.

Combinação 1 Combinação 2 Combinação 3 Combinação 4 Combinação 5 Combinação 6

Permanente Sobrecarga 1.40 1.40 1.40 0.98 1.40 1.40 1.40 0.98 0.90 --0.90 ---

Vento 1 --------1.40 ---

Vento 2 0.84 1.40 ---------

Vento 3 ----------1.40

Vento 4 ----0.84 1.40 -----

Dimensionamento dos Perfis

Antes do dimensionamento é necessário indicar os pontos de contraventamento. A Figura 59 representa o esquema adotado para o contraventamento do banzo superior e para os pilares. 73


Figura 59 : Contraventamento do Banzo Superior e Pilares (Perspectiva).

A escolha dos perfis para dimensionamento será feito em duas etapas, assim como no Exemplo 01. Na primeira etapa o critério de dimensionamento será apenas o peso. Caso os perfis dimensionados se mostrem incompatíveis na segunda rodada o critério passará a ser a dimensão da alma (perfis “U”) ou o afastamento (dupla cantoneira frontal). Os banzos da cobertura e dos pilares serão em perfil “U” em chapa dobrada, já as diagonais e os montantes receberão perfis em dupla cantoneira frontal, também em chapa dobrada. A Figura 60 apresenta os dados para a primeira etapa do dimensionamento. Na Figura 61 tem-se as características dos perfis dimensionados.

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Os perfis representados acima mostraram-se incompatíveis. Ou seja, para a cobertura os banzos apresentam almas diferentes, assim como o afastamento das cantoneira é incompatível com as almas. A Figura 61 apresenta a janela com os novos critérios para dimensionamento. Na Figura 62 tem-se os perfis dimensionados. Como pode-se observar o peso total da estrutura subiu, obtendo-se em troca a facilidade construtiva. Para gerar a relação de materiais basta seguir os passos já indicados no exemplo anterior.

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Manual3_01U

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