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Paulo Cicero Gracindo Junior
PROJETO DE UM GALPAO INDUSTRIAL COM A FACHADA EM
ARQUITETURA MODERNA
Trabalho de Conclusao de CUfSO aprescntadaao Curso de Especializac;ao em EstruturasMetalicas da Faculdade de CienciasExatas da Univcrsidade Tuiuli do Parana,como requisito parcial para a obten930 doTitulo de EspeciaiistaOrientadora: Mara Cristina Dietsch
CURITIBA
2007
RESUMO
Esta rnonografia tern por finalidade a apJicayao do conhecimento obtido naparticipac;ao do curSQ de especializac;ao em estruturas metaiicas,o vasta conteuda apresentada no cursa sera apJicado em partes da projeta de urngalpao industrial, seraa aplicadas as tearias de dimensionamento de estruturasmetaiicas.A preocupayao de um predio fachada em arquitetura modema, foi considerada comodiferencial, para isto foram aplicados as conceitos das disciplinas introdut6rias docurso.Nao sera abordado nesta monografia dimensionamento e calculo referente a elementosde concretos como fundac;oes, alvenarias e lajes.o dimensionamento sera somente dos perfis da estrutura do galpao, sendo que asiigac;oes, bases, e 0 predio de fachada nao seraa abordadas nesta monografia.Serao utilizadas as seguintes normas para ca\culo das estruturas:NBR 8800/1986 - Projeta e Execll,ao de Estruturas de A,o de Edificios;NBR 6120/1980 - Cargas para 0 calcula de estruturas de editica,oes;NBR 6123/1988 - For,as devidas aa venta em edifica,oes;AWS D 1.1/96 - American Welding Society.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA I - MAQUETE ELETRONICA 9FIGURA 2 - MODELO ESTRUTURAL... .. 10
FIGURA 3 - GRAFICO DAS ISOPLETAS DA VELOClDADE BAslCA DOVENTO 11FIGURA 4 - MODELO DE CONSTRUCAO 13FIGURA 5 -CARREGAMENTO DEVTDO AO PESO PROPRIO 15FIGURA 6 - CARREGAMENTO DEVIDO A SOBRECARGA 16FIGURA 7 - CARREGAMENTO DEVIDO AO VENTO... . . 16FIGURA 8 - MOMENTOS FLETORES ATUANTES CONFORME CASO I 17FIGURA 9 - MOMENTOS FLETORES ATUANTES CONFORME CASO 2 17FIGURA 10 - DlMENSOES TRELICAMENTO PARA COLUNASCOMPOSTAS... . 19FIGURA II - ESFORCOS E RESUL TANTES NA COLUNA DO PORTICO 20FIGURA 12 - PERFIL DA COLUNA... . .21
SUMARIO
l.lNTRODU<;:AO.. .. 82.0BJETIVOS.. . 83.MEMORIAL DESCRITIVO.. . 83.I.FUNDA<;:OES.. . 93.2.PAREDES.. . 93.3.ESTRUTURAS.. . . 93.3.I.Colunas dos porticos.. . 93.3.2.Vigas dos p6rticos.. . 93.3.3.Estrutura do predio de escritorios.. . 934.COBERTURA E TAPAMENTO LATERAL.. . 93.5.REVESTIMENTOS.. . 103.6.PISO.. . 103.7.ANTEPROJETO E MODELO ESTRUTURAL......... IO4.DrMENSIONAMENTO.. . 104.1 CALCULO DOS ESFOR<;:OS DEVTDO A A<;:AODO VENTO.... .. 104.1.1 Velocidade basica do vento- Vo.. . 114.1.2 Fatotopografico-S,.. . 114.1.3 Fator rugosidade. dimensoes e altura sabre 0 terreno - S2.. . 114. I A Fator estatistico - S3 124.1.5 Velocidade caracteristica do vento - Yk.. . 124.1.6 Pressao dinamica.. . 124.1.7 Coeficientes de pressilo.... . 124.1.8 Coeftcientes de pressao externa... .. 124.1.9 Coeficiente de pressao interna.. . . 124.2 DIMENSIONAMENTO DO PERFlL DAS TER<;:AS. . 134.2.1 Carregamento nas telhas de cobertura.. .. 134.2.2 Dimellsionamenta das teryas da cobertura.. . 134.2.3 Perfil dimensionado 134.3 DIMENSIONAMENTO DO PERFIL DO FECHAMENTO LATERAL. . 134.3.1 Carregamento nos fechamentos laterais... . 144.3.2 Dimensionamento dos perfis dos fechamentos laterais.. . . 144.3.4 Pertil dimensionado.. . 144.4 DIMENSIONAMENTO DAS TESOURAS DO PORTICO.. . . 144.4.1 Modelo de carregamentos.. . 154.4.2 Pre-dirncnsionamento de vigas a flexao.... . 164.4.3 Dirnensionamento do perfil das tesouras do portico.. . 184.4.4 Flambagem local da alma.. . 184.4.5 Flambagem local da mesa.. . 184.4.6 Flambagem lateral com lor,iio.... . 184.4.7 Flecha maxima admissiveL . . 184.4.8 Veriftca,iio ao cisalhamento... .. 194.5 DlMENSIONAMENTO DAS COLUNAS DO PORTICO... 19
4.5.1 Dimensionamento da coluna... ...204.5.2 Resistencia da compressao.. ...214.5.3 Flambagem local da alma.. ..214.5.4 Flambagem local da mesa.. . .224.5.5 Flambagem lateral com tor~ao.. . 224.5.6 Resistencia ao cisalhamento.. . . 225. CONCLUSAO.. . .22REFERENCIAS BlBLIOoRAFICAS.. . ..23ANEXOS.... . .24
1 INTRODU<;:AO
Nao e novidade que 0 sistema de construyao metalica esta se desenvolvendo,
impulsionada pela moderniza9ao dos equipamentos no processo de produ9ao de pe9as,
novas tecnoiogias de protec;ao a corrosao e frente ao fogo, fomecem velocidade de
construyao e beleza inimaginaveis a constrw;6es de casas, predios e industrias.
As vantagens da construy80 em 390 frente a outros tipas de construy30 estao
sendo amplamente discutido nos meios tecnicos e de arquitetura.
Pon:':mexiste a carencia de profissionais que dominem 0 calculo das estruturas
construidas em a90. A aplica9ao de materiais de maneira erronea, 0
sliperdimensionamenta de pCC;3Scom gasto excessivo de materiais e metodos de
protc9ao a corrosao e frente ao fogo inadequadas, comprometem a vantagens e 0
eredilO do sistema.
20BJETIVO
Aplicar parte dos calculos e ensinamcntos adquiridos durante 0 curso de
especializayao em estruturas metalicas, na execuyao do projeto de um galpao industrial
cuja fachada tem apelo estetico modemo.
3 MEMORIAL DESCRITIVO
a presente projeto refere-se ao dimensionamcnto de urn galpao e predio
escrit6rio anexo para uso industrial. com area construida total 1500 m2 localizado na
cidade de Ribeirao Pires - SP; onde a topografia do local apresenta muitas arvores e
area industrial parcialmeme desenvolvida~ tendo como cola media dos obstaculos dez
metros. Conrorme a (Figura I).
FIGURA I - MAQUETE ELETRONICA
3.1 FUNDACOES
De acordo com previas amllises do solo do terreno, as fundayoes sao do tipo
estacas escavadas com trado medinico conforme projeto de fundac;oes.
3.2 PAREDES
As paredes serao executadas com bloeas de concreto vazado aparente com
dimensoes 14 em x 19 em x 39 em assentados com aplic3yao de argamassa no tra90
I :4 de cimenlo e areia.
3.3 ESTRUTURA
3.3.1 Colunas dos p6nicos
As colunas serao em pertis metalicos de alma cheia tipo H. Sera utilizado os
perfis da tabela do fabricante Gerdaul A90minas.
3.3.2 Vigas dos p6rticos
As vigas seraa em pertis metalicos alma cheia tipo W. Sera utilizado os perfis
da tabela do fabricante Gerdaul A90minas.
3.3.3 Estmtura do predio de escrit6rios.
Os pertis utilizados na construyao da estrutura do predio de escrit6rios serao
especiais sendo pedis calandrados e perfis tipo caixao, fabricados em caldeiraria.
3.4 COBERTURA E TAPA MENTO LATERAL
Cobertura com telhas tipo de a90 galvanizado trapezoidal 40, ter9as em pcms
laminados.
10
3.5 REVESTlMENTOSAs paredes seraa revestidas extemamente com argamassa de cimento, cal e
areia em tres servic;os, ou seja, saJpique, reboco grosso e massa fina.
3.6 PISOSNo gaJpao sera executado urn contrapiso de concreto com tratamento
superficial. No escrit6rio sera executado urn contrapiso de concreto e inslalado
rcvestimcnto cenimico.
3.7 ANTEPROJETO E MODELO ESTRUTURA.
o modele estrutural selecionado para 0 gaJpaoe 0 de porticos em vigas de alma
cheia com contraventamentos para 0 galpao de annazenagem e de vigas em balanc;o
com colunas compostas para 0 escritorio. A (figura 2) aprescnta 0 anteprojeto do
gaJpao em estudo.
FIGURA 2 - MODELO ESTRUTURAL
I,•• ~I11111 ~
i
3 DIMENSIONAMENTO
4.1 CALCULO DOS ESFORC;OS DEVIDO A AC;AO DO VENTO
Todos os calculos, formulas aplicadas, dimensionamento da estfutura do galpao em
estudo, estao apresentadas no ANEXO I.
o caleulo sera feito segundo a norma NBR 6123/1988. - For,as devidas ao
vento em edificayoes.
II
Como dado preliminar para retirada da variavel V 0-- que define a velocidade
basica do vento, esta e retirada da isopleta can forme (Figura 3) dado que na cidade de
Ribeirao Pires estado de Sao Paulo.
4.1.1 Velocidade basica do vento - Yo
A velocidade basica do vento, Yo. e a velocidade de uma rajadade 3 s, excedidaem media uma vez em 50 anos, a 10 m acima do terreno em campo aberto e plano.
o valor retirado para a local citado e de V0 = 42 m/s. Os outros valores
adotados para 0 projeto deste galpao e sua descric;ao con[onne a norma sao os
seguintes:
FIGURA 3 - GRAFICO DAS ISOPLETAS DA VELOCIDADE BAslCA DOVENTO
FONTE: ABNT 612311988
4.1.2 Fato (opografico - SI
o fator topografico, SI leve em considera~ao as variac;oes do rei eva do terreno.
Para 0 projeta em questao adotaremos SI = 1,0 que e para um terreno plano ou
fracamente acidentado.
4.1.3 Fator rugosidade, dimens5es e altura sabre 0 terreno - S2-
12
o fator, 82 considera 0 cfeita combinado da rugosidade do terreno, da varia<;3o
da velocidade do vento com a altura acima do terrenD e das dimensoes da edific3((aO
OU parte da edific8c;ao considerada.
Serao adotados as scguintes valores para S2:
- Categoria rv, cidades pequenas e seus arredores.
- Classe B, tada edific8t;aO au parte de edific3c;ao para a qual a maior dimensao
horizontal ou vertical da superficie frontal eSleja entre 20 m e 50 m.
- indices devido a altura da edific3c;ao ver ANEXO I
4.1.4 Fator eSlalislico - S,o fator estatistico S) e baseado em conceitos estatisticos, e considera 0 grau de
seguranc;a rcquerido e a vida util da editic8c;ao.
Sera adotado 83 = 1,0, definido para edific8c;oes para hoteis e residencias.
Edificac;oes para comercio e industria com alto fator de ocupa~ao.
4.1.5 Velocidade caracteristica do vento - Vk
E determinada pela fonnula VI.: = VU*S[*S2* S3
4.1.6 Pressao dinamica
A pressao dinamica depcnde essencialmente da velocidade Vo do vento e dos
fatores que a influenciam.
4.1.7 Coeficientes de pressao
Como a fon;a do vento depende da diferen<;a de pressao nas faces opostas da
parte da edifica~ao em estudo, as coeficientes de pressao sao dados para superficies
externas e superficies internas.
4.1.8 Coeficientes de pressao extern a
Os valores para ca1culo foram retirados da labela 7 da NBR 6123/1988, seus
valores sao para constrw;:oes com Fonna e telhados multiplos, simetricos e de tramos
iguais.
4.1.9 Coeficiente de pressao interna.
o valor do coeticiente de pressao interna Cpi para 0 caso estudado foi retirado
do paragrafo c do item 6.2.5 da NBR 612311988.
13
Na estrutura estudada existem dais portoes de 40 m2 cada e uma abertura de 20
m2 na base do tapamento lateral superior de cada lado, a razao entre as areas e 2 e,
portanto 0 Cpi = + 0,5.
4.2 DIMENSIONAMENTO DO PERFIL DAS TERCAS
Sera utilizada na cobertura lelha de a~o g.lv.nizado modelo trapezoidal 40 mm
de altura da onda alta com espessura de 0,5 mm.
4.2.1 Carregamento nas tel has de cobertura.
Peso proprio PI' = 50 N/m'
Sobrecarga con forme NBR 880011986 SC = 250 N/m'
4.2.2 Dimensionamento das tery3S da cobertura.
As tcn;as seraa dimensionadas segundo as combina<;:oes entre peso proprio,
sobrecarga e fon;3s devido a ayila do vento. Serao consideradas como biapoiadas nas
tesouras e travadas lateralmente por barras redondas.
4.2.3 Perfil dimensionado
o perfil utilizado PI receber os esfor~os tr.nsmitidos pela telha, sera 0 perfil C
152 x 12,20 kg/m. Este se encontra com uma carga nominal de calculo na ordem de
70% de sua capacidade.
Para verificar 0 peso proprio estimado temos 5 ter~as de 35 m pesando 12,20
kg/m por lado do galpiio, tot.lizando 21350 N, para 9, 10m x 35 m ou seja, 318,5 m'
Que e igual a 67 N/m2 e mellor que 80 N/m2 , que foi utilizada para caiculo.
o fator determinante para calculo foram os esfon;:os devido it a~ao do vento. 0
modo de constru~ao utilizado para as ter<;:asde cobertura pode ser vista na (Figura 4).
FIGURA 4 - MODELO DE CONSTRUCAO
4.3 DIMENSIONAMENTO DO PERFIL DO FECHAMENTO LATERAL.
14
No fechamento lateral serfio utilizadas alvenaria nao estrutural ate a altura de
7,5 metros e telha de ac;ogalvanizado modelo trapezoidal 40 mm de altura da onda alta
com espessura de 0,5 mm nos 2,50 metros restantes.
4.3.1 Carregamento nos fechamentos latera is.
o carregamento a ser aplicado no dimensionamento do fechamento lateral e 0
de carga devido ao vento, com 0 valor de carregarnento deste, iremos obler na tabela
do fabricante d. telha a distilncia entre apoios.
4.3.2 Dimensionamento dos pedis dos fechamentos laterais.
Sera utilizado um perfil em cada extremidade da telha de fechamento lateral. A
distancia maxima entre eies, segundo 0 fabricante para carga de calculo e de 2,50 m.
Cad a perfil tera. como area de influencia a metade das distancias entre apoios.
4.3.3 Perfil dimensionado.
o perfil lItilizado para receber os esforc;os transmitidos pebs telhas do
fechamento lateral, sera 0 perfil C 101 x 7,95 kglm. este se encontra com uma carga
nominal de calculo na ordem de 59% de sua capacidade.
o fator determinante para calculo foram as esforc;os devido a ac;ao do vento.
4.4 DIMENSIONAMENTO DAS TESOURAS DO PORTICO.
o dimensiollamento do perfil das tesouras dos porticos do galpao sera efewado
de modo a suportarem as esfon;:os transmitidos dos carregamentos das terc;as da
cobertura. Serao utilizados perfis de alma cheia do tipo PerfilT
Para calculo de peso proprio sendo que.ia foram obtidos os perfis das terc;as e as
propriedades das telhas de coberturas temos.
Peso proprio PP I = 50 N/m2 (terc;as e contraventamentos)
Peso proprio estimado da tesoura PP2 = 80 N/m'
Peso proprio da telila PP3 = 50 N/m'
Sobrecarga con forme NBR 8800/1986 SC = 250 N/m'
Para calculos dos esfon;:os no estado limite serao consideradas as segllintes
combinayoes dos carregamentos.
Caso I = 1,3 Peso Proprio + 1,4 Sobrecarga + 1,4 x 0,6 Vento
Caso 2 = 1,3 Peso Proprio + 1,4 Vento + 1,4 x 0,65 Sobrecarga.
Para 0 dimensionamento da tesoura serao desconsideradas as decomposic;oes
das forc;asem componentes devido a pequena inclinac;ao do telhado.
As forc;as adjacentes a cumeeira serao unificadas, para simplificac;ao de calculo
estando esta a favor da seguranc;a.
Para calculo do momento tletor maximo sera utilizado 0 software Ftool - Two
Dimensional Frame Analysis Tool Versao 2.11 desenvolvido par Luiz Fernando
Martha.
No caso de barras tletidas a NBR 880011986, e aplicavel ao dimensionamento
de barras prismaticas em sec;5es transversais, T, 1-1,e caixao duplamente simetrico,
tubulares de sec;ao circular, U simetrica em rela<;ao ao eixo perpendicular a alma.
Nesses casos todas con tendo apenas elementos com relaC;30bit igLiaisOLiinferiores as
dadas na NBR 8800/1986 - Tabela I.
4.4.1 Modelo de carregamentos
as modelos dos carregamentos apJicados a estrutura serao apresentadas nas
figuras a seguir.
Na figura 5 sera apresentado 0 carregamento devido ao peso proprio da
estrutura, que sao os elementos pertinentes a cobertura, as terc;as, as telhas da
cabertura, as contraventamentos e acessorios de fixac;ao.
FIGURA 5 - CARREGAMENTO DEVLDO AO PESO PROPRIO.
Corregomerlto = Peso PrOprioP1
Na figura 6 sera mostrada 0 carregamento da sobrecarga de norma apJicada aos
elementos de cobertura con forme NBR 880011986
IS
16
FIGURA 6 - CARREGAMENTO DEVIDO A SOBRECARGA
Corregomento '" Sobrecorgo se1
17500
Na figura 7 sera apresentado 0 carregamento devido a a<;;5.odo vento con forme a
norma NBR 612311988, porem para simplifica9iio de calculo 0 carregamento que eperpendicular ao perfil sera considerado como normal ao plano horizontal e nao sera
decomposto.
F1GURA 7 - CARREGAMENTO DEVIDO AO VENTO
4.4.2 Pre-dimensionamento de vigas a flexao
Para 0 prc-dimensionamento de lima viga a flexao devemos partir da condic;ao
de que a mesma estani trabalhando no maximo no estado limite piastico. Devemos
en tao procurar uma sCyao transversal para a viga que passa atender it condilYao limite
de utilizac;ao.
17
MnS 1,25 W fy
as graficos de momento fletores atuantes nas tesouras da estrutura serao
aprescntados, segundo as combinac;6es do item 2.4.
A Figura 8 mostra 0 resultado dos carregamentos segundo 0 caso I.
FIGURA 8 - MOMENTOS FLETORES ATUANTES CONFORME CASO I
('::1S0 1 = 1.3 Peso Proprio + 1A Sobrecargn + 1.-1x 0,6 \" ellto
A figura 9 apresenta 0 resultado dos carregamentos segundo 0 caso 2.
FIGURA 9 - MOMENTOS FLETORES ATUANTES CONFORME CASO 2
Coso 2 = 1,3 Pe90 Pr6prio + 1,4 Vento + 1,4 x 0,65 Sobrecargo
18
Con forme resultados acima podcmos verificar que 0 carregamenlo do caSD I,
define 0 momento maximo atuante na tesoura do portico 71,2 kNxm.
o perfil seleeionado no pre-dimensionamento e 0 perfil W 250 x 22,3 kg/m.
4.4.3 Dimensionamento do perfil das tesouras do portico.
o perfil da tesoura do portico sera dimensionado pelo metodo dos estados
limites conforme a norma NBR 8800/1986, este sera desenvolvido levando em conta
que passa suportar 0 carregamento scm descnvolvcrflarnbagcm da alma, flambagcm
da mesa e flambagem lateral com ton;ao. Serao verificadas ainda a flecha maxima
alllante, e a capacidade resistencia ao cisalhamento.
4.4.4 Flambagem local da alma
o calculo da resistencia do perfil quanta a flambagem local da alma se deve ao
fato de que um perfil mllito esbelto pode ter um defeito local em sua alma antes que 0
perfil como urn todo atinja a sua capacidade de carga, e ocorrer urn colapso c
comprometer a cstrutura.
o perfil escolhido c compacto quanto a flambagem local da alma e pode ser
utilizado ate atingir a plastiticac;ao total da Se9aO.
4.4.5 Flambagem local da mesa
o calculo de resistencia do perfil quanto a flambagem local da mesa, e devido a
mesma situac;ao do item anterior.
o perfil escolhido e compacto quanto a flambagem local da mesa e pode ser
utilizado ate atingir a plastifica930 total da se930.
4.4.6 Flambagem lateral com toryao.
A calculo da resistencia do perfil quanta a flambagem lateral com torc;ao edevido a possibilidade do perfil torcer antes que seja atingido 0 carregamento, esta
situayao leva em conla 0 travamento do perm ou contenc;aa lateral e a raia de girayao
minima do perfil.
o perfil selecionado e semicompacto quanto a flambagem lateral com torc;ao,
porern satisfaz 0 carregarnento da estrutura em estudo.
4.4.7 Flecha maxima admissivel
A tlecha maxima admissivel conforme nonna NBR 8800/1986 para elementos
de cobertura e de 11180 do vao.
19
o perfil escolhido atende a essa verific3ltaO.
4.4.8 Verific3cr8.oao cisalhamento
A verific3930 ao cisalhamcllto utiliza-se do valor maximo da cortante atuanle na
estrutura e sua capacidade de suportar, nonnalrnente para situacrao de coberturas esta
nao e detenninante, a nao ser que haja a presencr3 de aberturas na alma das vigas, 0
que pode comprometer a resistencia a cisalhamento do perfil.
a perfil selecionado atende esta veri fic3crao.
o perfil utilizado para fabrica<;ao da tesoura e feccber as esfon;os dos
carregamentos da cobertura, sera 0 perfil W 250 x 22,3 kg/m, este se encontra com
uma carga nominal de caJculo na ordem de 88% de sua capacidadc.
4.5 DIMENSIONAMENTO DAS COLUNAS DO PORTICO.
Scrao utilizados perfls compostos para construyao das colunas dos porticos da
estrutura em estudo. Esta sera fonnada por dois perfis laminados tipo C com uniao por
treli9amento. Para que csta funcione como uma col una sera seguida as recomendal;oes
da NBR 880011986 constantes na Figura 10.
FIGURA 10 - D1MENSOES TRELICAMENTO PARA COLUNAS COMPOSTAS
FONTE - NBR 880011986
20
A figura I 1 apresenta 0 resultado dos carregamentos segundo 0 caso 1.
FIGURA II - ESFOR<;:OS E RESUL TANTES NA COLUNA DO PORTICO.
4.5.1 Dimensionamento da col una
A coluna sera dimensionada segundo os estados limites de flambagem local da
alma, flambagem local da mesa, tlambagem por tOT930lateral e cisalhamellto dos seus
elementos.
Os carregamentos aplicados it col una sao os seguintes:
FOfyas de compressao devido ao peso proprio da estrutura e carga de vento
atuante na cobertura, e sobrecarga.
Fon;as na horizontal, devido a reayao dos apoios do fechamento lateral, carga
de vento nos elementos de vedayao, componente horizontal devido a acyfio do vento na
cobertura.
o coeficiente de engastamento utilizado e pela forma escolhida dos apoios a
collllla sera engastada a base e ligac;ao sera rigid a entre a tapa da coluna e tesaura.
21
FIGURA 12 - PERFIL DA COLUNA.
Par esse motive k = 0,7.
As dimensoes em corte da colulla composta sao como visualizada lla figura 12.
2DO
r-' '----..
~ rl- I ~II I
~=1-
16'
w.r.o Perfil Composto
4.5.2 Resistencia a compressao.
Ap6s 0 c,;lculo da flambagem do perfil isolado foi confirmado que 0 meslno
nao e determinanle no calculo, au seja, como a esbeltez maxima da pCy8 isolada e
menor que a esbeltez da coluna como urn todo. 0 dimensionamento fica detenninado
pela flambagem da eoluna.
Para calculo de PC((3Scomprimidas fonnadas par barras compostas, e ulilizada a
curva c.
Ap6s 0 calcuio da maxima resistencia da colulla fai determinado que esta
suporta 0 carregamento a compressao que esta atuando.
4.5.3 Flambagem local da alma
Apos 0 calculo de dimensionarnento considerando a flambagem local da alma
verificamos que a colulla e compacta.
o earregamento suportado de eidculo leva em considerac;ao a eapaeidade de
carga dos dois pedis da coluna com posta.
22
4.5.4 Flambagem local da mesa.
Apos 0 calculo de dimensionamento considerando a flarnbagem local da mesa
verificamos que a cal una e compacta.
a carregarnento suportado de calculo leva em considerayao a capacidade de
carga dos dois perfis da coluna composta, podendo atingir a plastifica930 total da
scc;ao.
4.5.5 Flambagem lateral com tor93o.
Apos 0 ca\culo dos elementos a flambagem lateral com ton;:ao veriticou se que
a cailina contem elementos semicompactos e 0 calculo deveria seguir com rcduyao na
carga.
4.5.6 Resistencia ao cisalhamento.
A cailina foi definida como compacta quanta ao cisalhamento.
as pertis utilizados para fabric3<;3o da cal una e receber os eSfOfyOS dos
carregamentos, sera 0 perfil 2 C 203 x 17, I kg/m, este se encontra com uma carga
nominal de calculo na ordem de 70% de sua capacidade.
5 CONCLUsAo
Concluimos que 0 dimensionamento de galpao e algo trabalhoso, que deve ser
feito com cautela, somenle algumas partes de urn galpao como 0 que esta sendo
estudado, foi desenvolvido em algumas dezenas de paginas, sao varios itens a serem
observados, como a escolha do sistema estrutural ou da condi<;ao de apoio, se estes
forem escolhidos de forma erronea podem prejudicar todo 0 calculo e por a estrutura
em colapso.
23
REFERENCIAS BIBLIOGRl\FICAS
BELLE I, IIdony Helio, Edificios Industriais em A,o. Projeto e o8lculo. I. ed. Sao
Paulo: PINI, 1994
BRAGAN<;A, Antonio Carlos da Fonseca Pinheiro. Estruturas metalicas.
Calculos, detalhes, exercicios e projetos. I. ed. Silo Paulo: Edgard Blucher, 2001.
PFEIL,Walter; PFEIL, Michele Schubert. Estruturas de "1'0. Dimensionamento
pnitico. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000.
MEMORJAL DE CALCULO
CALCULO DOS ESFORCOS DEVIDO A ACAO DO VENTO
Velocidade basica do vento - Vu
VO:= 42~
Fator topografico
SI := 1.0
Fator rugosidade, dimens5es e altura sabre 0 terreno Sz-
Categoria IV
Classe Bb := 0.85
Fr:= .98
p := .125Z:=~ ~
10
15
52= bF{fof
(0.76J52 = 0.83
0.88
Fator estatistico - SJ
53 := 1.0
Za:= Z·m
24
Vk:= VQ·SI·S2·S3
Velocidade caracteristica do vento Vk
(
32.082JVk = 34.986 ~
36.805
Pressao dinamica
. -,m,,-_2m
(
0.631 Jq = 0.75 .~
0.83 m
Coeficientes de pressao externa
Paredes
Con forme desenho 0002/06 A
TelhadoConforme desenho 0003/06 A
Coeficiente de prcssao intema.
Cpi := 0.5
para h=Smh=
10mh=
15m
Carrcgamento nas tel has de cobertura
SC:= 250~2m
Peso Telha = 50 N/m'Peso perfil + travamento = 80 N/m2
25
Vento:= -1.5.S30J::!...2m
NVento = -1245·-
2In
Combinarroes
Carregamento 1 := PI' + SC
Carrcgamento I == 380.~2m
Carregamento2 := PP + Vento
Carregamcnto2 = -I 115.~2m
Valores Tipicos de Pesos GR·40rem e'~~"oe PUll rl' ~tI
Peso 0'13 O~ 030 0.95 12!1!U? ';,1,0{)
1237
< Cod. CeCpe Medioa ~190'1 a - O'
17' A I n I 8? I ~I.~I"D-081-0.61-061 -20 -15 -08V(]ICft!9 de calculo Valoft!9 de calculo
pcro le!loura parcterycetelha::s
kgfCarregamento2 = -114· 2
In
.~",~)jJr'-
~
'i1~, ,"~,, ."
\.'ao(m) fk rim')"3 0,5 065 0.8 {l,95
115 28933t. ." !J25 618,>0 200232 299 365 429,7; 147 170 220 268 315'00 '"' 130 "8 205 24i'25 89 '03 133 102 19i250 11 &3 107 120 lSl275 " G2 80 98 115
300 " 48 " 75 89325 J3 " " 59 7D350 " 30 39 47 56375 21 25 " 30 ·15
'.•..
~
..-4 ,
,.~1""00'0
Distilncia maxima indicada para telha 0,5 mm e carga 122 kgt'lm2 e igual 2 111
26
Dimensionamento das terc;:asda cobertura.
Sera estimada carga de 80 N/m2 para peso proprio de ler~as e lravamenlas
PPI :~ 2m.80~2m
Peso pr6prio terc;:as
1'1'1~ 160.~m
PP2 :~ 2m.50~2
mPeso Proprio Telhas
PP2 ~ IOO.~m
1'1'3:~ PPI + PP2
1'1'3~ 260.~m
SCI :~ 2m.250~2
m
SCI ~ 500.~m
Sabrecarga
Vento I := 2m· Vento
VentoI ~ -2490.~m Vento I
Combinac;:oes
Peso Proprio + Sabrecarga
(PP3 + SCI)·cos(17deg) ~ 726.8.~ Eq I - Eixamy
(PP3 + SCI)·sin(17deg) ~ 222.2.~ Eq 2 - Eixam X
Peso Proprio + Vento
(PP3·cos( 17·deg))+ VentoI ~ -2241.4.~m Eq 3 - Eixa Y
27
PP3·sin( 17deg) = 76...!:I.m
28
NQy:= 2241-
Para dClcnninar OSesfor~os solicitantes na ter~a sera utilizada 0 resultado da Eq 3.
Eq 4 - EixoX
!,:= 5m
?Qx·l-
Mmt:=--8
Mmt = 237.5·N·m
mQx := 76..!:1.
m
Distancia entre porticos
Qy.12Mmt2:= -8-
Qx·1Vmt:= --
2
Mmt2 = 7003.I·N·m Momento Fletor Maximo Atuante Eixo Y
Momenta Flctor Maximo Atuante Eixo X
VOlt = 190N
Perfil Adotado
C 152 x 12.20 kg/m
A90 ASTM A - 36
fy:= 250MPa
E := 205000MPa
h := 15.2cm
Ap:= 15.5cm2
bf := 4.8cm
tf := .87cm
tw := .51cm
Zy:= 1.12·Wy
EixoXX
Eixoyy
Ix := 546cm4
Wx := 71.7cm3
Iy := 28.8cm 4
Wy := 8.16cm3
rx := 5.94cm ry := 1.36cm
Zx:= 1.12·Wx
Verifica~ao da ter~a
Momento fletor resistente
Eixo de maior inercia
rlambagem local da alma
hAa:= -
tw
Aa = 29.8
Apa:= 3.5itApa = 100.2
"Kja a flex!!::>
lx = 80.3·cm3
All < Apa a viga e compacta quanta a alma
Mpl := zx·ry
Mna:= MplMna = 20076·N.m
Flambagem local da mesa
brAm:= -trAm = 5.5
Apm= (038 it)Apm = 10.9
Am < Apm a perfil e compacta em relagaa a mesa
Mnm:= Mpl
Mnm = 20076· N·m
29
30
Flambagem lateral com tor~ao
LO ~ 0 travada nas telhas
Mnlt:= Mpl
Mnlt = 20076·N·m
Eixo de menor inercia
Flambagem local da alma
>-at:= ~Iw
>-aI = 29.8
Apal := 1.2· rI~ fy
Apal = 34.4
AaI < Apa 1 compacta quanta a alma
Mpll := Zy·fy
Mnal := Mpll
Mna I ~2284.8·N·m
Flambagcm local da mesa
Ami :=!:i:If
Ami ~ 5.5
Apm I := 0.38· rIfryApml = 10.9
Am1 < )"pm1 compacta quanta a mesa
Mnml := Zy·fy
Mnm I = 2284.8· N·m
Flambagem lateral com torc;ao
LO ~ 0 travada nas tel has
Mnltl :~ Mpll
Mnltl ~ 2284.8·N·m
Verificac;ao do esforc;o combinado
Carregamellto PP + SC
Mdx +~$1.0cjlb·Mnx cjlb·Mny
IA·Mmt + 1.4·Mmt2 ~ 0.7 < 1,00.9·Mnal 0.9·Mnm
Verificac;ao ao cisalhamento
An ~ 29.8
APV:~ 1.08 (Irr;
k :~ 5.34
APV ~ 71.5
lea < lepv e compacta para a cisalhamento
Aw:= h·tw
Vpl :~ Aw·fy
Yn:~ 0.6Vpl
Vn ~ I t6280NcjlV:= 0.9
cjlv·Vn = 104652]1}Ok
V Perfil
Verificac;ao da flecha maxima
Flecha admissivelI
:~ 180
31
Perfil Ok
fl = 27.8·mm
qy := 728.!:!m
na := (2-). qy.\4384 E·\x
fla = 5.3·mm
32
Flecho
Perfil adotado C 152 x 12.2 kg/m csta .proy.do para os csfor~os solicit.ntcs nasterl,:3S da cobertura.
Dimensionamento do perfil do fechamento lateral
NVcnto2:= 1.0·750-
2m
Vcnto2 = 750.~2
In
V.!o(m) !klfm')043 0.5 065 0.8 0.95
125 189 :!3': 431 !J25 GI8I!:IO 100 131 299 365 '"115 '" 170 220 168 315100 1'1 130 '" 205 2"225 " 103 \33 162 19i250 71 " \07 130 153275 54 61 80 98 115300 " " 62 75 "325 3J 38 49 59 70350 16 30 " 4i 56375 11 25 31 39 ."
Vent02 = 76. kgf2
m
Distiincia maxima indicada para telha 0,5 mm e carga 77 kgf/m2 e igual 2,50 m
Esforc;os atuante eixo y
Area de influencia 2500 mm
PP (perfil + travamento)
NPP4 := 60-·1.25m2m
NPP4 = 75·-
m
PP (Telhas)
NPP5 := 50-·1.25m2mNPP5 = 62.5--In
PP6 := PP4+ PP5 PP6 = 137.5.~m
Esforc;os atuante eixo X
Vento
NVento3.- 1.25m·1.0·750-
2mN
Vento3 = 937.5·-m
Esforyos internos solicitantes
qxl = 9375.~mN
qyl = 137.5·-m
Momento maximo eixoX
qxl.12Mx:=--
8
qx 1 := Vento3
qyl := PP6
33
Mx = 2929.7·N·m
Momenta maximo eixoy
qyl.12My:= -S-
My = 429.7·N-m
Cortante maxima eixo X
IVx:= qxl·
Z
Vx = 2343.8N
Cortante maxima eixo YI
Vy := qyl·Z
Vy = 343.SN
V2:=~
V2 = 236S.8N
Perfil Adotado
C 100 x 7.95 kg/m
Ayo ASTM A-1h,!X,,:= 2S0MPa
~:= 20S000MPa
hS:= IO.lem
ApS:= IO.lem2
bf5 := 4.01em
lfS := .75cm
twS := .457cm
m«fdM ern [mmJ
EixoIx5 := 159.5cm 4
Wx5 := 31.4cm3
EixolyS := 13.lcm4
WyS:= 4.61em3
ryS:= 1.14cmrx5 := 197cIl1
34
35
ZyS:= 1.12·WyS ZxS:= 1.12·WxS
Verifica~ao da ten;a
Momento fletor rcsistente
Eixo de maior inercia
Flambagem local da alma
MS:=~tw
AaS = 29.8
ApaS:= 3.SnApaS = 100.2
Aa < )..pa a viga e compacta quanta a alma
Zx5 = 35.2·cm-'
MplS := ZxS·fy
MnaS:= Mpl5
MnaS = 8792·N-m
Flambagem local da mesa
AffiS:= ~tf
AffiS = S.S
Apm5= (0 38·n)ApmS = 10.9
Am < I.pm 0 perfil e compacta em re18980 a mesa
Mnm5 := Mpl5
MnmS = 8792· N- m
36
Flambagem lateral com to,,;ao
LO~ 0 travada nas tel has
MnIt5:= MplS
MnltS = 8792·N·m
Eixo de menor inercia
Flambagem local da alma
>.a6:= ~tw
>.a6 = 29.8
Apa6:= 1.2.JtApa6 = 34.4
Aal < Apa1 compacta quanta a alma
Mpl6 := ZyHy
MnaS = 8792·N-m
FJambagem local da mesa
Affi6:= !o!'tf
Am6 = 5.5
Apm6 :~ 0.38· rIFryApm6 = 10.9
Am I < Apm1 compacta quanta a mesa
Mnm6 := ZyS·fy
37
Mnm6 = 1290.8·N-m
Flambagem lateral com toryao
LO = 0 Iravada nas lei has
Mnlt2:= Mp15
Mnlt2 = 8792·N·m
Verificacao do esfon;o combinado
Carregamento PP + SC
Mdx +~$ 1.0",b· Mnx ",b· Mny
~+~=O~0.9.Mna5 0.9.Mnm5 . 1,0 Perfil Ok
Verifica~ao ao cisalhamento
Aa6 = 29.8 k2 := 5.34
Apv6 := 1.08 J k2.!=:fy
Apv6 = 71.5
]..a < I-pv6 e compacta para 0 cisalhamento
Aw5 := h5·tw5
VplS := Aw5·ty
VnS := O.6Vp15
Vn5 = 69235.5N ~:= 0.9
",v· Vn5 = 62312 N> V2 Perfil Ok
Verificacao da tlecha maxima
Flecha admissivelI11:=-180
fl = 27.8-mm
38
fla2 := (2-..). qv2.14384 E·lx5
Nqv2 := 938-
m
na2 = 23.3·mm
Perfil adotado C 100 x 7.95 kglm est. aprovado para os esror~os solicitantes naster~as do tapamento lateral.
meddo3 Itn (mml
DADOS
!,:= 10.3m
..s!!.,:= 2m
39
DIMENS10NAMENTO DA TESOURA
cornprimento
Carregarnentos devido ao peso proprio
espayamento entre teryas
PPI := 50~2
m
PP2 := 80~2
m
PP3 := 50~m 2
NPP = 180·-
2m
Valor de PI
PI := PP·I·dl
PI = 3708N
Valor de P2
P2 := PP.I.~2
P2 = 1854N
Carregamento de Sobrccarga
Contraventamento + ten;as
Estimado tesouras
Telhas PP := PPI + PP2 + PP3
~~'-----~~----_~=rCarregomentc nos lesouros dey"do 00 peso pr6prio
SC := 250 ~ Sobrecarga de normam2
SCI := SGdl·1
SCI = SISON
SC2 := SGI.~2
SC2 = 2575 N
Carregamento devido a a95.0 do vento
VI := O.3.dl.I.830~2
In
VI=SI29AN
V2:= O.3.~.1.830~2 m2
V2 = 2564.7N
V3:= O.I.dl.I.830~2m
V3 = 1.71 x IO)N
V4:= O.I.~.1.830~2 m2
V4 = 854.9N
Combina90es
Caso I
~1 SC1 sr J..rl 1 I' I''" I' T -( j'SC2~<»-."'l.'-~ --..:::::-
;!!:.. ~
17.!>O
Carregamfnio nos le!:ourC5 de\ftdo Q sobrecorgo
Cwregamento nos te~ouras dc~'do II o:;~o do VMt~
FCII = 16339N
FCII := J.3·PI + 1.4·SCI + 1.4·0.6·VI
FCI2:= I.3·P2+ 1.4·SC2+ IA·O.6·V2
FCI2 = 8170N
40
FCI3:= I.3·PI + 1.4·SCI + 1.4·0.6·Y3
FCI3 = 13467N
FCI4:= I.3·P2 + IA·SC2+ 1.4·0.6·Y4
FCI4 = 6733 N
Caso 3
FC21 = 16688N
FC21 := I.3·PI + 1.4·YI + 1.4·0.65·SCI
FC22 = 8344 N
FC22:= I.3·P2+ 1.4·Y2+ 1.4·0.65·SC2
FC23:= I.3·PI + 1.4·Y3+ 1.4·0.6S·SCI
FC23 = 11901 N
FC24 := I.3·P2 + IA-Y4 + 1.4·0.6S·SC2
FC24 = 5950N
Pre dimensionamento
fy:= 34SMPa
fr:= 115MPa
Serao utilizados os perfis da tabcla do fabricante GerdauJAr,;:ominas
A,o ASTM A 572n•.",,, ,('l
E := 205000MPa
COllsiderado
Md := 71200N·m
<l>b:= 0.9
Z Md:= <l>b-fy
z = 229.308·cm3('01;;-0 I •.•1.3 Peso Propno + IA Sobrtcarg<l. + 1.-1 x 0,6 \" eufo
Carregamento que define momento maximode projeto
como 71,2 kN
41
Perfil escolhido
W250 x 22.3 kg/m
d:~ 254mmbf:~ 102mm
tw := 5.8mm
tf:= 6.9mm
h:= 240mm
a := 28.9cm2
Ix := 2939cm 4
Wx := 231.4cm3
rx :~ 10.9cm
Zx := 267.7cm3
Verificayao da flambagem local da alma FLA
Am :~ 739Cw :~ 18.629cm 6
All ~ 37.97
Apa :~ 3.5]f;Apa ~ 85.317
A viga e compacta quanto a alma
Mna ~ 92357·N·m
Como Md<Mna viga OK
Verificayuo da flambagem local da mesa
Am ~ 7.39
Apm :~ 0.38.]f;Apm ~ 9.263
Mnm :~ Zx·fy
A viga e compacta quanto a mesa
Mnm ~ 92357·N-m
ly:~123cm4
Wy := 24.7cm3
ry :~ 2.06cm
Zy := 38.5cm3
Aa :~ 37.97It := 4.77cm 4
x
tw
Perfil W Gerdau/ A,ominas
42
43
Como Md<Mnm viga OK
Verificaf(ao da flambagem lateral com tor~ao
Lb:= 2m
AIt:=~ry
Ait = 97.087
Aplt:= 1.75 fIFryAplt = 42.658
Mr:= Wx·(fy - rr)
\-':=~.§Mr~T6
\-' = 28.047
I~k:= -;:y~26h
k = 1.547
Cb:= 2.6
NIt:= Cb·n·\-"
Nit = 229.142
Aplt < All <
Artt
A viga e semi compacta em relac;:ao a flambagem lateral com ton;:ao
Mrit := (fy - fr)· Wx
Mril = 53222·N·m
Mpl := ZX'!y
Mpl = 92357· N· m
(AIt-APIt)
Mnlt := Mpl - (Mpl - Mrlt) ---Mit- Aplt
Mnlt = 80934·N-m8101~
mq:=-5-Como Md<Mnlt viga OK
q = 16202~2s
Verificm;:ao da flecha maximaadmis-!"-' 1
fmax:= -180
fmax = 57.222·mm
5 q.(14)fatuante := -.--
384 E·[x
fatuante = 39.41·mm
Dimensionamento aocisalhamento
Aa = 37.97
rIElAPV := 1.08·J- ~ .
APV = 60.836
A viga e compacta quanta a resistencia aocisalhamento
Aw:= h·lW
Vpl := 0.6·Aw·fy
Vn:= Vpl
Vn=288144N
44
45
Como Vd<Vn viga OK
Perfil adotado \V 250 x 22,3 kglm esta aprovado para os esfortros solicitantes nns tesourada cobcrtura do g:tlpiio.
W 250 x 22.3 kg/m
Exemplo de constrm;:ao e posi~i'io da teSQuras e ter~as
DIMENSIONAMENTO DAS COLUNAS
Altura da col una
Sera adotada 2 C 203 x 22.3 kg/m
he:= 10m
Perfil Adotado
C 203 x 17.1 kg/m
A,o ASTM A - 36
fy:= 250MP.
E := 205000MPa
h := 20.3em
Ap:= 21.8em2
bf := 5.74em
tf := .9gem
tw := .559cm
Zy:= 1.12·Wy
:= 17t.!:::In
Perfil composto
cc:= 50mm
Ae := 2·Ap
Ac = 43.6·cm2
Ixc := 2· Ix
Ixc = 2712'cm 4
IxeWxc:= -
fr:= 115MPa
EixoXX
Ix;= 1356cm 4
Wx := 133.4cm3
rx := 7.89cm
xp:= 1.3cm
Zx:= 1.12·Wx
Eixoyy
ty := 54.9cm4
Wy:= t2.8cm3
ry := t.59cm
It := 5.45cm4
Cw := 4430cm6
Col una composta
46
Wxe = 267.192·em3
~rxc := ~ At
rxc = 7.887-cm
dp := bf+ (¥) - xp
dp = 6.94·e01
lye := dlx +Ap.dp2)
lye = 4812·em4
Wye= bf~?¥)Wye = 583.972·em3
rye:= ~~Acrye = 10.505·em
For~as atuantes no topa da col una
Carregamento da cobenura
Fan;:a normal
FI := 38560NPeso ProprioPeso da col una
prl := 2·he·\V·1.I
PPI = 3762N
Nd := PPI + FI
Carregamentos
Nd = 42322N
Md:= 52000N
Vd:= 13742N
47
48
Dirnensionamento
k := 0.7 coeficiente de engastamento
1:= 10m comprimento da coluna
b:= 18cm comprimento da chapa de travejamento
t := 6.35mm espessura da chapa de travejamento
Resistencia a compressao
CaJelilo da esbeltez do perfil individual
APS:= 26.2cmry
APS= 16.478
Calculo da esbeltez do eonjllnto
A:=~rye
A = 66.632
~ = 28.346t
< 42 Q:= 1.0
A1:=~. @1i7f)E
AI = 0.741
cUlVa de flambagem C
p := 0.693
<pc := 0.9
<peNn := <j>e·Q·Ac·p·fy
<peNn = 679833 N
Resistencia Flexao
Verifiea,ao da flambagem local da alma FLA
49
Apa:~ 1.75nApa ~ 50.112
A viga e compacta quanto a alma
Mna :~ 2Zx·fy
Zx ~ 149.408·cm3
Mna ~ 74704·N·m
Verifica,ao da Oambagem local da mesa
Am:~ ~tf
Am ~ 5.798
Apm :~ 0.38·n
Apm ~ 10.882
A viga e compacta quanta a mesa
Mnm :~ 2Zx·fy
Mnm ~ 74704·N·m
Verificacao da flambagem lateral com torc;ao
Lbl :~ 0.5m
AIt:~ Lblry
AIt~31.447
Lb2 :~ 10m
Alit :~ Lb2rx
Altt ~ 126.743
Aplt:~ 1.75 n
Aplt = 50.112
Mr:= Wx·(fy - fr)
~:= ~.1Ei2iMr~~
~ = 76.949
k2 = 28.913
Cb:= 2.6
Arlt := Cb·,,·~·
Mit = 634.931
"pit < iJI <
An'
A viga e semi compacta em rela~ao a tlambagem lateral com ton;:ao
MrI.:= (fy- fr)·Wx
Mri. = 18009·N·m
Mpl := 2Zx·fy
Mpl = 74704·N·m
(AIt-APIt)Mnlt := Mpl - (Mpl - Mrlt) ---Mit- Aplt
Mnlt = 76514· N· m
q := 13742N
50
51
Dirnensionamento ao cisalhamentoAll:= J!...
tw
A.=36.315
rIElAPV:= 108.~----ry-
APV= 71.466
A viga e compacta quanta a resistencia ao cisalhamcilto
Aw :::::h·tw·2
Vpl := 0.6·Aw·fy
Vn:= Vpl
Vn = 340431N
q,Vn := 0.9·Vn
q,Vn = 306388N
Espar;:;amento maximo para travejamento
adotado If:= -20
ry = 159·cm
LI := ~.ry2
L1 = 0.53m
If = 50'em
Foram definidos neste memorial de calculo nas paginas de numero 24 a 5l as seguintesitens.as terc;;as de cobertura,as ter,as do tapamento lateral,as lesouras de coberturae a cal una do portico principal.
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