Relatório ESTRUTURA METALICA

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE UNIVERSIDADE CATÓLICA C ATÓLICA DE GOIÁS ENGENHARIA CIVIL

GOIÂNIA 2013

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS ENGENHARIA CIVIL

PROJETO DA COBERTURA METÁLICA DE UM GALPÃO INDUSTRIAL

Alunos: Rafael Luiz Ala Jose da Costa Cardoso Neto

PROJETO ESTRUTURA METALICA

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Sumário 1. MEMORIAL DESCRITIVO.............................................................................................. DESCRITIVO..............................................................................................55 1.1. FUNDAÇÕES ...............................................................................................................5 1.2. PAREDES ...................................................................................................................5 1.3. ESTRUTURA................................................................................................................ ................................................................................................................55 1.4. COBERTURA ...............................................................................................................5 1.5. REVESTIMENTOS .........................................................................................................5 1.6. PISOS ........................................................................................................................5 1.7. ESQUADRIAS E FERRAGENS .........................................................................................5 1.8. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E HIDROSSANITÁRIAS ............................................................6 1.9. PINTURA ....................................................................................................................6 1.10. VIDROS ....................................................................................................................6 2.0. DADOS PRELIMINARES ............................................................................................6 3.0. NORMAS DE REFERÊNCIA .......................................................................................6 4.0. PROGRAMAS COMPUTACIONAIS ...........................................................................7 5.0. CÁLCULO DA AÇÃO DO VENTO ..............................................................................7 5.1. COEFICIENTES DE PRESSÃO EXTERNA – PAREDES .........................................................8 5.2. COEFICIENTES DE PRESSÃO EXTERNA – TELHADO .........................................................8 5.3. COEFICIENTES DE PRESSÃO INTERNA ...........................................................................9 5.4. COMBINAÇÃO DOS COEFICIENTES DE PRESSÃO .............................................................9 5.5. ESFORÇOS RESULTANTES ......................................................................................... 10 6.0. TERÇAS .................................................................................................................... 10 6.1. DADOS PRELIMINARES .......................... ............ ........................... .......................... .......................... .......................... .......................... ................. .... 11 6.2. DIMENSIONAMENTO DAS TERÇAS ............................................................................... 11 7.0. CÁLCULO DAS TESOURAS .......................... ............ ........................... .......................... ......................... .......................... .................... ...... 12 7.1. CARREGAMENTO ...................................................................................................... 13 7.1.1. Peso Próprio ................... ...... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... ................. .... 13 ESFORÇOS NAS BARRAS AO DEVIDO VENTO01.......................... ............. .......................... .......................... .......................... .................13 7.2. SOBRECARGA .......................................................................................................... 14 ESFORÇOS NAS BARRAS AO DEVIDO VENTO01.......................... ............. .......................... .......................... .......................... .................14 PROJETO ESTRUTURA METALICA

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7.3. VENTO ..................................................................................................................... 15 ESFORÇOS NAS BARRAS AO DEVIDO VENTO01.......................... ............. .......................... .......................... .......................... .................16 ESFORÇOS NAS BARRAS AO DEVIDO VENTO02.......................... ............. .......................... .......................... .......................... .................17 ESFORÇOS NAS BARRAS AO DEVIDO VENTO03.......................... ............. .......................... .......................... .......................... .................19 7.4. ANÁLISES NO PROGRAMA FTOOL .......................... ............. .......................... .......................... .......................... ................... ...... 20 8.0. COMBINAÇÕES.......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... ........................... .......................... ............ 20 9.0. DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS ........................... ............. ........................... .......................... ....................... .......... 20 10.0. DIMENSIONAMENTO DAS SOLDAS .......................... ............. .......................... .......................... .......................... ................. .... 20 11.0. VERIFICAÇÃO DA RESISTÊNCIA DAS CHAPAS GUSSET ......................... ............ ..................... ........ 21 12.0. QUADRO RESUMO DO QUANTITATIVO DE MATERIAIS.......................... ............. ....................... .......... 21 13.0. DETALHAMENTO E ISOMÉTRICOS...................................................................... 21 14.0. CONCLUSÃO CONCLUSÃO .......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .................22


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1. Memorial Descritivo O presente projeto refere-se a cobertura de um galpão para uso industrial, com 450 m2 localizado na cidade de Curitiba-PR; onde a topografia do local apresenta muitas árvores e área industrial parcialmente desenvolvida; tendo como cota média dos obstáculos dez metros.

1.1. Fundações De acordo com previas análises de solo no terreno, as fundações são do tipo estacas escavadas com trado mecânico conforme projeto de fundações.

1.2. Paredes As paredes será executada com com blocos cerâmicos com argamassa no traço 1:4 de cimento e areia.

1.3. Estrutura A estrutura é de concreto pré-moldado, pré-moldado, em conformidade com as normas normas brasileiras.

1.4. Cobertura Para a cobertura duas águas será usada tesouras com perfis metálicos duplos tipo “L”; devidamente espaçados e telhas em aço da m arca Tuper telhas tipo

trapezoidal TPR 25.

1.5. Revestimentos As paredes serão revestidas revestidas externamente com argamassa de cimento, cal e areia em três tr ês serviços, ou seja, salpique, reboco grosso e massa fina.

1.6. Pisos Será executado um contrapiso de concreto com tratamento superficial.

1.7. Esquadrias e ferragens PROJETO ESTRUTURA METALICA

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As esquadrias serão de de metálicas. Porta frontal (5,0m x 4,0m), porta fundos (0,80m x 2,10m), 6 janelas tipo basculante laterais de cada lado de (3,0m x 1,0m).

1.8. Instalações elétricas e hidrossanitárias Será executadas de acordo normas da ABNT e RGE.

1.9. Pintura PVA nas paredes externas e internas, e, óleo na esquadria de ferro.

1.10. Vidros Lisos na espessura de 3mm nas janelas.

2.0. Dados preliminares -

Declividade da cobertura 13º = 23%;

-

Os perfis serão laminados: MR - 250;

-

Será utilizado para solda: eletrodo E70XX AWS;

-

Pé direito: 4,0m;

-

Largura da construção: 15,0m;

-

Comprimento: 30,0m;

-

Espaçamento entre terças: 1,539m (serão usadas chapas de 1,60m);

Figura 1 – Esquema do galpão (ver também prancha 01).

3.0. Normas de referência PROJETO ESTRUTURA METALICA

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NBR 8800/1988 - Projeto e Execução de Estruturas de Aço de Edifícios; NBR 6120/1980 - Cargas para o calculo de estruturas de edificações; NBR 6123/1988 - Forças devidas ao vento em edificações; AWS D1.1/96 - American Welding Society. Society.

4.0. Programas computacionais Ftool – Versão educacional 2.11 Visual Ventos – versão 1.0.3.0 AutoCad 2000 Programas elaborados no Microsoft Excel versão 2000.

5.0. Cálculo da ação do vento -

Ver dados lançados no programa Visual Ventos (reação ventos) ventos);

-

Cálculo segundo NBR 6123/1988 –Forças devidas ao vento em edificações;

-

Cidade Curitiba-PR: velocidade básica do vento = 45m/s;

-

Fator topográfico: S1 = 1,0 (terreno plano ou fracamente acidentado);

-

Fator de rugosidade: categoria IV – terrenos cobertos por obstáculos com altura média de 10,00m; classe B – maior dimensão horizontal ou vertical entre 20 e 50m;

-

S2 = b.Fr (Z/10)p = 0,80

-

Onde:

b = 0.85

S2 = b * Fr *(z/10)exp p

p = 0.125

S2 = 0,85 * 0,98 *(6,73/10)exp 0,13

Fr = 0.98

S2 = 0,79

Z = 5,0 + 1,73 = 6,73 -

Fator topográfico: S3 = 1,0 - edificações para hotéis, residências, comércio e indústria com alto fator de ocupação;

-

Velocidade Característica de Vento Vk = Vo * S1 * S2 * S3 Vk = 45,00 * 1,00 * 0,79 * 1,00 Vk = 35,68 m/s

-

Pressão Dinâmica


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q = 0,613 * Vk² q = 0,613 * 35,68² q = 0,78 kN/m²



A +0.7

90º 

A1B1 -0.8

0º

Tabela 5.1 Coeficiente Ce para a superfície B C1D1 -0.5 -0.9 Coeficiente Ce para a superfície A2B2 C -0.4 +0.7

Cpe médio -1.0 Cpe médio -1.0

C2D2 -0.5 D -0.3

Tabela 5.2 Altura relativa h/b = 5/20 ¼ h/b  ½



Coeficiente C e para superfície (fig 2.2)  =

90º

 =

Ce médio

0º -1,4

15º

-1,0

-0,4

-0,8

-1,2

Valores para cálculo da tesoura

-1,2

Valores para cálculo de elementos localizados: telhas e terças.

5.1. Coeficientes de pressão externa – paredes

Figura 5.1

5.2. Coeficientes de pressão externa – telhado PROJETO ESTRUTURA METALICA

-

-0,6

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Figura 5.2

5.3. Coeficientes de pressão interna Como é considerado permeável qualquer presença de abertura na edificação, trata-se de quatro faces igualmente permeáveis: C pi = -0,3 ou 0 (considerar o valor mais nocivo). Não consta abertura dominante.

5.4. Combinação dos coeficientes de pressão Vento 0º - Cpi = -0,3 e 0

Figura 5.4.1

Vento 90º - Cpi = -0,3 e 0


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Figura 5.4.2

5.5. Esforços resultantes

Vento 0º - Cpi = -0,3 e 0

Figura 5.5.1

Vento 90º - Cpi = -0,3 e 0

Figura 5.5.2

6.0. Terças A função principal das terças t erças é servir de apoio às telhas de cobertura e de elemento estabilizante das peças em que se apóiam. Devido a seus vãos, as tesouras PROJETO ESTRUTURA METALICA

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apresentam problemas de estabilidade lateral. As terças, apoiando-se transversalmente nas tesouras, reduzem o comprimento de flambagem das mesmas. A ligação das terças nas tesouras será feita com parafusos através de peças fixadas no banzo superior.

6.1. Dados preliminares -

Telha: será utilizada na cobertura a telha de aço tipo trapezoidal;

-

Altura da onda 25mm;

-

Peso de de uma telha: peso específico aço x espessura = 7700Kg/m 7700Kg/m3 x 0,5mm = 3,85kg/m2 = 40 N/m2;

-

Chapa tipo TPR 25 – trapezoidal, comprimento 1,60m e espessura 0,5mm.

-

Peso próprio: 40N/m2;

-

Sobrecarga: 250N/m2 – (segundo NB 14 – anexo B);

6.2. Dimensionamento das terças Ver dimensionamento das terças em dimensionamento de terças. terças.


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7.0. Cálculo das tesouras A geometria das tesouras é apresentada apresentada nas figuras abaixo: abaixo:

Figura 7.0.1 Numeração dos nós e barras da treliça:

Figura 7.0.2 -

banzo superior: 1,539m banzo inferior: 1,50m v1 = 1,50*tg 13º +0,3= 0,645m v2 = 3,0 * tg 13º+0,3= 0,99m v3 = 4,5 * tg 13º+0,3= 1,335m v4 = 6,0 * tg 13º+0,3= 1,680m v5 = 7,5 * tg 13º+0,3= 2,025m

d1² = 0,9375² + 0,251² = 0,971 m d2²=d3² = 1,845² + 1,005² = 2,127m d4² = 1,875² + 2,010² = 2,748m

Estimativa do peso próprio pela fórmula de pratt: gT = 2,3(1 + 0,33*L)= 2,3(1 + 0,33*15)= 13,685 Kg/m² = 137 N/m² Tesouras = 137 N/m² Tercas = 60 N/m² Contraventamento + correntes = 10 N/m² ---------------------------------------

Telhas

P.P.ESTRUTURA

------------------------------------------------

P.P.TOTAL

P1 = 247*1,50*5

= 1852,5 N

P2 = 247*1,50/2*5 = 926,25 N


= 207 N/m² = 40 N/m²

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= 247 N/m²

7.1. Carregamento 7.1.1. Peso Próprio Ação da carga acidental acidental nos nós.

Figura 7.1.1.1 Tensões nas barras das treliças devido ao peso próprio:

Figura 7.1.1.2 Posição r o o i z r n e a p B u S o r o z i n r e a f n B I

e t n a t n o M s i a n o g a i D

Esforços nas barras ao devido Vento01 Barra Esforço(N) Tipo 18-21 24-27 30-33 36-39 40-41 2-12 3-11 4-10 5-9 6-8 1-15 16-20 22-26 28-32 34-38 7 13-14 17-19 23-25 29-31 35-37

19,86 23,01 22,40 20,34 17,58 0 19,36 22,42 21,83 19,82 9,25 3,87 1,32 0,39 1,78 6,03 19,74 3,34 0,72 2,68 4,04

Tabela 7.1


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Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão ------Tração Tração Tração Tração Compressão Compressão Compressão Tração Tração Tração Tração Tração Compressão Compressão Compressão

7.2. Sobrecarga Ação da sobrecarga nos nos nós das treliças:

Figura 7.2.1 Esforços nas barras devido sobrecarga:

Figura 7.2.2 Posição r o o i z r n e a p B u S o r o z i n r e a f n B I



20,19 23,38 22,76 20,67 17,86 0 19,67 22,79 22,18 20,14 9,40 3,93 1,34 0,40 1,81 6,13 20,06 3,39 0,73 2,73 4,11

Tabela 7.2


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Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão ----Tração Tração Tração Tração Compressão Compressão Compressão Tração Tração Tração Tração Tração Compressão Compressão Compressão

7.3. Vento Na análise das treliças foram consideradas as ações do vento.

Caso 1 – o carregamento devido à ação do vento é apresentado na figura: 6.1 a 6.4:

Figura 7.3.1

Figura 7.3.2

Figura 7.3.3 V1 = (3,12*10³*1,539)/2 = 2400,84 N V2 = 3,12*10³*1,539 = 4801,68 N

V3 = 3,12*10³*(0,30/2) = 468 N


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f x = v1*cos 13° = 2,40*cos13° = 2,34 f y = v1*sen 13° = 2,40*sen13° 2, 40*sen13° = 0,54 f x = v2*cos 13° = 4,80*cos13° = 4,68 f y = v2*sen 13° = 4,80*sen13° 4, 80*sen13° = 1,08 f x = 5,67-5,67 = 0 f y = 0,54+0,54 = 1,08

Posição r o o i z r n e a p B u S o r o z i n r e a f n B I



12,94 17,44 19,60 20,88 21,72 0,47 9,33 9,03 6,46 3,03 5,40 1,96 0,13 1,69 3,06 8,65 9,99 0,32 3,08 4,60 5,80

Tração Tração Tração Tração Tração Tração Compressão Compressão Compressão Compressão Tração Tração Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Tração Tração Tração Tração

Tabela 7.3.1

Caso 02 – o carregamento devido à ação do vento é apresentado nas figuras:

Figura 7.3.4

Figura 7.3.5

Figura 7.3.6 PROJETO ESTRUTURA METALICA

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V1 = 3,31*10³*1,539/2 = 2547,045 N V2 = 3,31*10³*1,539

= 5094,09 N

V3 = 0,47*10³*1,539/2 = 361,66 N V4 = 0,47*10³*1,539

= 723,33 N

V5 =

Posição

f x = v1*cos v1*cos 13° = 2,55*cos13° = 2,48 f y = v1*sen 13° = 2,55*sen13° = 0,57 f x = v2*cos v2*cos 13° = 5,09*cos13° = 4,96 f y = v2*sen 13° = 5,09*sen13° = 1,14 f x = v3*cos v3*cos 13° = 0,36*cos13° = 0,35 f y = v3*sen 13° = 0,36*sen13° = 0,08 f x = v4*cos v4*cos 13° = 0,92*cos13° = 0,70 f y = v4*sen 13° = 0,92*sen13° = 0,16 f x = v1 - v3 = -2,48 + 0,35 = -2,13 f y = v1 - v3 = 0,57 + 0,08 = 0,65

Esforços nas barras ao devido Vento02 Barra Esforço(N) Tipo

r o i r e p u S o z n a B

r o i r e f n I o z n a B

e t n a t n o M

s i a n o g a i D

18 24 30 36 40 41 39 33 27 21 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 1 16 22 28 34 7 38 32 26 20 15 13 17 23 29 35 37 31 25 19 15

5,71 8,32 9,59 10,33 10,82 12,86 12,39 11,68 10,48 7,99 19,08 22,94 20,93 17,60 13,77 9,80 9,69 9,10 7,26 0,12 2,58 0,77 0,86 2,20 3,41 4,71 0,10 0,39 0,79 1,48 3,34 3,94 2,19 3,99 5,13 6,13 0,18 0,15 0,71 2,00 7,53

Tabela 7.3.2 PROJETO ESTRUTURA METALICA

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Tração Tração Tração Tração Tração Tração Tração Tração Tração Tração Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Tração Tração Tração Compressão Compressão Compressão Compressão Tração Tração Tração Tração Tração Compressão Tração Tração Tração Tração Tração Compressão Compressão Compressão Compressão

Caso 03 – o carregamento devido à ação do vento é apresentado nas figuras:

Figura 7.3.7

Figura 7.3.8

Figura 7.3.9

V1 = 4,73*10³*1,94/2

= 4,6 KN

V2 = 4,73*10³*1,94

= 9,2 KN

V3 = 1,89*10³*1,94/2

= 1,8 KN

V4 = 1,89*10³*1,94

= 3,7 KN

V3 = 4,6 + 3,7

= .8,3 KN


f x = v1*cos 13° = 4,6*cos13° = 4,48 f y = v1*sen 13° = 4,6*sen13° 4, 6*sen13° = 1,03 f x = v2*cos 13° = 9,2*cos13° = 8,96 f y = v2*sen 13° = 9,2*sen13° 9, 2*sen13° = 2,06 f x = v3*cos 13° = 1,8*cos13° = 1,75 f y = v3*sen 13° = 1,8*sen13° = 0,40 f x = v4*cos 13° = 3,7*cos13° = 3,60 f y = v4*sen 13° = 3,7*sen13° = 0,83 f x = v1 - v3 = 4,48 – 1,75 = v1= 2,73 f y = v1 - v3 = 1,03 + 0,40 = v1= 1,43

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Posição

Esforços nas barras ao devido Vento03 Barra Esforço(N) Tipo

r o i r e p u S o z n a B

r o i r e f n I o z n a B

e t n a t n o M

s i a n o g a i D

18 24 30 36 40 41 39 33 27 21 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 1 16 22 28 34 7 38 32 26 20 15 13 17 23 29 35 37 31 25 19 14

10,61 14,91 16,99 18,20 18,99 21,03 20,25 19,07 17,05 12,88 18,87 26,46 24,34 20,05 14,92 10,97 12,15 12,53 10,80 0,29 4,62 1,52 0,91 2,83 4,56 7,97 1,05 0,25 0,74 2,22 5,37 7,74 2,30 5,14 6,87 8,31 2,37 1,59 0,45 1,88 11,31

Tabela 7.3.3


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Tração Tração Tração Tração Tração Tração Tração Tração Tração Tração Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Tração Tração Tração Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Compressão Tração Tração Tração Compressão Tração Tração Tração Tração Tração Tração Tração Compressão Compressão

7.4. Análises no programa Ftool Análise do peso próprio na estrutura ver peso ver peso próprio; próprio; Análise da sobrecarga na estrutura ver sobrecarga ver sobrecarga;; Análise da ação do vento vento no primeiro caso ver vento ver vento 01; 01; Análise da ação do vento vento no segundo caso ver vento ver vento 02; 02; Análise da ação do vento vento no terceiro caso ver vento ver vento 03. 03.

8.0. Combinações Os coeficientes das combinações adotadas para os estados limites últimos estão na NB-14/1986 item 4.8.1. Combinações de o projeto ver em combinações combinações..

9.0. Dimensionamento dos elementos Dimensionamento do montante de menor comprimento ver montante ver montante;; Dimensionamento do montante de maior comprimento ver montante ver montante;; Dimensionamento da diagonal de menor comprimento ver diagonal ver diagonal;; Dimensionamento da diagonal de maior comprimento ver diagonal ver diagonal;; Dimensionamento do banzo superior ver banzo ver banzo superior ; Dimensionamento do banzo inferior ver banzo ver banzo inferior .

10.0. Dimensionamento das soldas Dimensionamento da solda no banzo superior ver solda ver solda banzo superior ; Dimensionamento da solda no banzo inferior ver solda ver solda banzo inferior ; Dimensionamento da solda nas diagonais ver solda ver solda diagonais; diagonais; Dimensionamento da solda nos montantes ver solda ver solda montante. montante.


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11.0. Verificação da resistência das chapas Gusset Foi adotado chapa de 8,00 mm para atender a todas as solicitações. soli citações.

Verificação da primeira chapa ver chapa ver chapa 01; 01; Verificação da segunda chapa ver chapa ver chapa 02; 02; Verificação da terceira chapa ver chapa ver chapa 03; 03; Verificação da quarta chapa ver chapa ver chapa 04; 04; Verificação da quinta chapa ver chapa ver chapa 05; 05; Verificação da sexta chapa ver chapa ver chapa 06; 06; Verificação da sétima chapa ver chapa ver chapa 07; 07; Verificação da oitava chapa ver chapa ver chapa 08; 08; Verificação da nona chapa ver chapa ver chapa 09; 09; Verificação da décima chapa ver chapa ver chapa 10; 10; Verificação da décima primeira chapa ver chapa ver chapa 11. 11.

12.0. Quadro resumo do quantitativo de materiais Resumo dos materiais ver em quadro resumo. resumo.

13.0. Detalhamento e isométricos Detalhes e isométricos elaborados em AutoCad ver em pranchas pranchas..


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14.0. Conclusão Ao se projetar uma construção metálica, o engenheiro encarregado deverá se preocupar com a concepção do projeto a fim de que seja executado um trabalho econômico, de fácil fabricação, grandes facilidades de montagens e que ofereça possibilidade de reaproveitamento. Para

a

execução

dos

trabalhos

dessa

natureza

é

necessário

o

conhecimento dos processos de desenho e construção além de se manter informado dos últimos avanços da tecnologia desta área. Atenção especial, pois os defeitos de uma construção normalmente só se manifestam após algum tempo de existência, pois a carga para provocar acidentes pode não ser alcançada de imediato. As cargas mais perigosas para uma construção são as climáticas (mais precisamente os vento), devido a sua irr egularidade.


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Relatório ESTRUTURA METALICA

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