Estruturas Metalicas II

  • View
    127

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of Estruturas Metalicas II

  • PUC-CAMPINAS CEATEC FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METLICAS II

    Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO

    0.1

    ESTRUTURAS METLICAS II

    NOTAS DE AULAS

    2007

  • PUC-CAMPINAS CEATEC FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METLICAS II

    Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO

    0.2

  • PUC-CAMPINAS CEATEC FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METLICAS II

    Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO

    1.1

    01. Concepo Estrutural

    A concepo estrutural ou lanamento de uma estrutura a escolha de um sistema estrutural que constitua a parte resistente de um edifcio. Implica na escolha dos elementos que comporo a estrutura, assim como na determinao dos esforos atuantes sobre essa estrutura.

    A soluo estrutural utilizada dever atender aos requisitos das Normas pertinentes, assim como esttica, desempenho estrutural e durabilidade, dentre outros fatores.

    A base dos projetos, como visto anteriormente pg. 15 da Apostila Estruturas Metlica I inicia-se pelo Projeto Arquitetnico, onde so delineados o estudo da obra, sua finalidade e sua composio. Na seqncia natural, segue-se o Projeto Estrutural, que inicia-se exatamente pela analise do Projeto Arquitetnico, seguido pela concepo estrutural, analise de cargas e dimensionamento das peas estruturais. Se o Projeto Arquitetnico delineia as linhas bsicas de uma obra, a estrutura d a conformao quelas linhas.

    Nessa linha natural de analise, preciso estabelecer-se uma regra coerente de trabalho, organizado e metodolgico. As premissas que envolvem um projeto estrutural de um Galpo Industrial Metlico, objeto de nossos estudos, devem obedecer ao seguinte esquema geral:

    a) Analise do Projeto Arquitetnico:

    Dimenses da edificao; Caractersticas da edificao; Cobertura, fechamentos ou tapamentos da edificao; Caractersticas gerais da estrutura proposta.

    Em linhas gerais, existem dois tipos bsicos de galpes: estruturas reticuladas ou estruturas em prtico. Em qualquer dos casos, essas estruturas podem ser moldadas por perfis de alma cheia ou treliados.

    Podemos ter uma estrutura reticulada cujos pilares sejam constitudos por perfis de alma cheia, enquanto que a cobertura pode ser formada por trelias transversais; a mesma estrutura reticulada poder ter alem das trelias de cobertura, tambm os pilares em forma de trelias; ou ainda, uma estrutura de

  • PUC-CAMPINAS CEATEC FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METLICAS II

    Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO

    1.2

    pilares e vigas de cobertura em perfis de alma cheia formando um prtico ou mesmo pilares e vigas de cobertura em trelias, tambm formando um prtico em seu conjunto.

    No presente caso, vamos estabelecer como premissas bsicas, que a nossa estrutura dever ser composta por pilares e vigas de cobertura do tipo treliados, formando uma estrutura reticulada, ou seja, as vigas de cobertura sero simplesmente apoiadas sobre os pilares metlicos que, por sua vez, sero devidamente ancorados em blocos de fundaes, a fim de absorver os esforos a eles lanados.

    Outras consideraes que devem ser observadas so em relao altura do edifcio (p-direito), composio das alvenarias de vedao, telhas de tapamento da cobertura e dos fechamentos laterais; aberturas fixas nas faces frontais e laterais tais como portas, janelas ou ventilaes de qualquer espcie.

    PILARES DE ALMA CHEIAVIGAS TRELIADAS

    (RETICULADA OU PRTICO)

    PILARES TRELIADOSVIGAS TRELIADAS

    (RETICULADA OU PRTICO)

    PILARES DE ALMA CHEIAVIGAS DE ALMA CHEIA

    (RETICULADA OU PRTICO)

    PILARES DE ALMA CHEIAVIGAS TRELIADAS

    (RETICULADA OU PRTICO)

    PILARES TRELIADOSVIGAS TRELIADAS

    (RETICULADA OU PRTICO)

  • PUC-CAMPINAS CEATEC FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METLICAS II

    Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO

    1.3

    5120

    2280

    500 890890

    2280

    500 890890

    5120

    GALPO INDUSTRIAL - PLANTA BAIXA

    PORTA

    PORTA

    A A

    FEC

    HA

    ME

    NTO

    LATE

    RA

    L MET

    LICO

    40 (TIP.)

  • PUC-CAMPINAS CEATEC FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METLICAS II

    Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO

    1.4

    250

    150

    COBERTURA METLICA

    PAREDE DE ALVENARIA

    CORTE A-A

    350

    COBERTURA METLICA

    PAREDE DE ALVENARIA

    FACHADA FRONTAL

    750

    750

  • PUC-CAMPINAS CEATEC FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METLICAS II

    Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO

    1.5

    b) Pr-Analise estrutural

    Tipo de utilizao; Localizao da obra; Descrio geral; Normas a serem utilizadas; Tipos de materiais a serem empregados na obra, etc.

    A obra ser utilizada para deposito de matria prima de uma industria de mdio porte. A localizao proposta ser na cidade de Campinas, S.P.

    Trata-se de um edifcio composto de telhado de duas guas com coberturas em telhas metlicas de ao galvanizado, assim como o tapamento lateral composto por alvenarias at a altura de 1,50 m. e o restante em telhas metlicas iguais s da cobertura. As normas que sero utilizadas sero definidas posteriormente.

    Com relao aos tipos de materiais que sero empregados na obra, o primeiro item a ser abordado o dos aos que sero utilizados. muito comum nas obras desse porte Galpo Industrial a utilizao de, ao menos, dois tipos de ao. Para perfis laminados vigas U, cantoneiras ou mesmo vigas I utilizaremos o ao ASTM A-36 (Fy = 25 kN/cm2), e para os perfis formados a frio, tambm denominados de perfis em chapas dobradas, utilizaremos o ao ASTM A570 Grau 30 (Fy = 23 kN/cm2). As especificaes tcnicas desses aos podem ser encontrados na apostila de Estruturas Metlicas I.

  • PUC-CAMPINAS CEATEC FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METLICAS II

    Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO

    1.6

    Portanto, como resumo dessa pr-analise, devemos considerar:

    DESCRIES GERAIS

    OBRA: Galpo Industrial (Armazm de Matria Prima) LOCALIDADE: Campinas S.P. DIMENSES DO EDIFCIO:

    Comprimento: 51,20 m.

    Largura: 22,80 m.

    Altura: 7,50 m.

    Distncia entre pilares: 6,40 m.

    COBERTURA: Telhado em duas guas com telhas de ao galvanizado padro trapezoidal 25 / 1020, com inclinao mnima de 10%.

    FECHAMENTOS: Alvenaria at 1,50 m. e telhas de ao galvanizado padro trapezoidal 25 / 1020 at a cobertura

    ABERTURAS: Portas de 5,00 m. x 5,00 m. nas faces frontais e aberturas de 0,40m. nas faces laterais e frontais (entre portas)

    MATERIAIS: Ao carbono ASTM A-36 e ASTM A 570 Grau 30 NORMAS: NBR 6123 Foras Devido ao Vento em Edificaes, NBR

    6120 Cargas para Calculo de Estruturas, NBR 8800 Projeto e Execuo de Estruturas de Ao de Edifcios, AISI / 86 Chapas dobradas e AISC / 89 Perfis laminados.

  • PUC-CAMPINAS CEATEC FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METLICAS II

    Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO

    2.1

    02. - Cargas Atuantes na Estrutura

    Uma vez delineada a pr-anlise da estrutura, deve-se prosseguir estabelecendo as cargas que sero atuantes sobre a estrutura.

    O sistema estrutural de um edifcio deve ser capaz de resistir s variadas aes que atuam sobre ele: aes verticais e aes horizontais. Essas cargas podem agir dentro de determinadas circunstncias, que podemos classific-las, mediante a sua ocorrncia durante a vida da construo em carregamentos normal, especial, excepcional e de construo.

    O primeiro desses carregamentos, o normal, existe em funo do uso que se pretende dar obra; o carregamento especial transitrio e de pequena durao, tal como o vento; o carregamento excepcional, como o prprio nome indica, provm de aes excepcionais de durao extremamente curta e, muitas vezes, de efeitos catastrficos. Por sua vez, o carregamento de construo refere-se fase de execuo da obra, cessada essa etapa, cessam esses carregamentos que tambm so transitrios nas estruturas metlicas so consideradas na montagem dos telhados um carregamento desse tipo considerando-se o peso de um homem (1,00 kN) aplicado em condies desfavorveis, nos vos das teras da cobertura.

    No presente trabalho, estaremos a considerar as cargas normais, especiais e de construo. Quanto ao primeiro item, o das cargas normais, estaremos analisando dois tipos fundamentais: as cargas permanentes e as cargas acidentais verticais.

    02.01 - Cargas Permanentes: composta pelo peso prprio da estrutura em anlise e o peso prprio dos materiais de composio da obra: chapas de tapamento, de coberturas, instalaes hidrulicas e eltricas. Nesse caso, algumas consideraes de cargas, em especial as de peso prprio da estrutura, sero estabelecidas por uma certa experincia profissional ou mesmo pela comparao com outras obras similares. Ao final do dimensionamento das peas estruturais, o item referente ao peso prprio da estrutura dever estar dentro de limites em torno de 10%, entre o peso estimado inicialmente e o peso obtido em projeto. Caso isso no ocorra, deve-se efetuar nova verificao no dimensionamento a partir dos novos valores encontrados. As cargas permanentes sero sempre consideradas como de projeo horizontal em sua aplicao.

    Como estimativa, podemos considerar uma certa classificao quanto ao tipo de Galpo Industrial e sua carga permanente de peso prprio.

  • PUC-CAMPINAS CEATEC FAC. DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS METLICAS II

    Prof. AUGUSTO CANTUSIO NETO

    2.2

    TIPO DE ESTRUTURA PESOS EM kN / m2

    ELEMENTO MUITO LEVE LEVE MDIO PESADO

    COBERTURA 0,05 a 0,10 0,10 a 0,20 0,20 a 0,30 0,30 a 0,60

    PILARES E FECHAMENTOS 0,05 a 0,10 0,10 a 0,20 0,20 a 0,30 0,30 a 0,60

    No caso presente, adotaremos para efeito de peso prprio da estrutura de cobertura, o valor de 0,12 kN/m2, estimando-se uma estrutura do tipo leve. Com relao ao c