Manual cbca galpones

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Manual cbca galpones

  1. 1. BIBLIOGRAFIA TÉCNICA PARA O DESENVOLVIMENTO DA CONSTRUÇÃO METÁLICA VOLUME – IGALPÕES PARAUSOS GERAIS
  2. 2. Apresentação O setor siderúrgico, através do Centro Brasileiro da Construção em Aço - CBCA , tema satisfação de reeditar, para atender ao universo de profissionais envolvidos com oemprego do aço na construção civil, o presente manual, projeto elaborado originalmentepela Cobrapi – Companhia Brasileira de Projetos Industriais (1987), a pedido da Siderbrás. Primeiro de uma série relacionada à Construção em Aço, este manual insere-se nosobjetivos do CBCA, centro dinâmico de serviços com foco exclusivamente técnico, decontribuir para a promoção do uso do aço na construção, atendendo às necessidades deprojetistas, fabricantes de estruturas em aço, construtoras, profissionais liberais, arquitetos,engenheiros, professores universitários, estudantes e entidades de classe que se relacionamcom a construção em aço. Reedição impressa em outubro de 2003
  3. 3. Índice1. Partes Componentes dos Galpões Metálicos ....................................................................................52. Comentários sobre a Tipologia dos Galpões Metálicos ...................................................................73. Projetos de Galpões ...........................................................................................................................12 3.1 Documentos do projeto ..............................................................................................................13 3.2 Materiais comumente utilizados no projeto de galpões..........................................................14 3.3 Galpão a ser projetado ...............................................................................................................15 3.4 Aberturas laterais e de lanternim ..............................................................................................17 3.5 Calhas e tubos de descida de água...........................................................................................18 3.6 Ações atuantes na estrutura do galpão ....................................................................................19 3.7 Dimensionamento das terças e vigas do tapamento lateral ...................................................25 3.8 Cálculo do Pórtico.......................................................................................................................33 3.9 Combinação de ações ................................................................................................................37 3.10 Dimensionamento da coluna .....................................................................................................38 3.11 Dimensionamento da viga..........................................................................................................43 3.12 Verificação do deslocamento lateral .........................................................................................46 3.13 Placas de base, chumbadores e barras de cisalhamento .......................................................47 3.14 Dimensionamento dos elementos do tapamento frontal ........................................................54 3.15 Contraventamento da cobertura ................................................................................................58 3.16 Contraventamento vertical .........................................................................................................644. Bibliografia ..........................................................................................................................................675. Fluxograma..........................................................................................................................................69
  4. 4. Introdução Este trabalho apresenta um roteiro básico de dimensionamento de galpões para usos geraisservindo de modelo de cálculo para as instalações que a eles sejam similares. Devido à sua característica didática, apresenta longas rotinas de cálculo, que no cotidianodo projetista, são simplificadas através de sua experiência anterior ou de processosautomatizados empregáveis em microcomputadores ou máquinas programáveis. Como este trabalho foi calcado na norma NBR 8800:1986, torna-se imprescindível consultá-la durante a leitura deste. Para o dimensionamento em situação de incêndio de elementos estruturais de aço, deve-seconsultar a norma NBR 14323:1999, bem como a norma NBR 14432:2000, que estabelece asexigências de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações. Todo o trabalho baseou-se no Sistema Internacional de Unidades (SI), que utiliza: Newton(N) para forças, o milímetro (mm) para medidas lineares e o Pascal (Pa) para tensões. Para maior comodidade do usuário e em função das grandezas envolvidas nosprocedimentos de cálculo, foram empregados múltiplos das unidades citadas, ficando assim: • característica geométricas das seções expressas em centímetros; • forças em quilonewtons (kN); • momentos fletores em quilonewtons x metro (kN x m); • tensões em quilonewtons/centímetros quadrados (kN/cm2) Vale observar que as ligações dos pórticos (vigas-colunas, vigas-vigas) não serão aqui apresentadas. Terão abordagem especial no terceiro fascículo desta coletânea, que trata somente do assunto. Qualquer colaboração que pudermos receber dos leitores será de muita valia para que possamos, através das sugestões recebidas, aprimorar nossas próximas publicações.
  5. 5. Capítulo 1 Partes Componentes dos Galpões Metálicos 5
  6. 6. Partes Componentes dos Galpões Metálicos Os galpões são construções geralmente de A seguir são mostradas as partes principaisum pavimento, constituídos de colunas do tipo mais comum de galpão metálico, comregularmente espaçadas com cobertura na um vão transversal apenas, cobertura com duasparte superior e, às vezes, também nas laterais, meia-águas e estrutura dotada de viga dese estendendo por grandes áreas e destinados rolamento para receber ponte rolante:à utilização comercial, industrial, agrícola oumesmo civil. Fig. 1: Partes componentes do galpão metálico 6
  7. 7. Capítulo 2 Comentários sobre a Tipologia dos Galpões Metálicos 7
  8. 8. Comentários sobre a Tipologia dos Galpões Metálicos A pergunta fundamental que ocorre ao • posição relativa dos tapamentos laterais eengenheiro estrutural é como deve ser o galpão frontais e as colunas: mais afastados oumetálico que está sendo projetado. menos afastados; Para se responder a esta pergunta deve-se • tipos de revestimento dos tapamentosnalisar os seguintes aspectos. laterais e frontais e cobertura;A - Finalidade ou Processo Industrial a que o D – Ações Atuantes: galpão se destina: • magnitude das cargas permanentes; • dimensões do pé direito; • sobrecarga na cobertura; • dimensões dos vãos longitudinais e • cargas de vento; transversais; • deformações e deslocamentos permitidos; • locação e dimensões de aberturas; • magnitude e tipo (estático ou dinâmico) • necessidade de lanternim; das cargas de equipamentos. • necessidade de ventilação lateral; Os galpões podem ser classificados em • necessidade de calha, etc. três tipos básicos:B – Ordem Econômica: • de vãos simples; • base da coluna: rotulada ou engastada; • de vãos múltiplos; • perfis disponíveis: soldados ou laminados; • de tipo “shed”. • tipo da estrutura: alma cheia ou treliçada. Devido à diversidade de alternativas deC – Arquitetura do Galpão (que estão configurações que eles podem apresentar, são também ligados à finalidade ou processo indicados apenas os tipos considerados mais a que a estrutura se destina): comuns: • disposição dos tapamentos laterais e frontais ao longo das filas e eixos; 8
  9. 9. Fig. 2 Galpões de vãos simples 9
  10. 10. Comentários sobre a Tipologia dos Galpões Metálicos fig. 3: Galpões com ponte rolante Fig. 4 Galpões em vãos múltiplos10
  11. 11. Para os galpões com ponte rolante, valem • o caso d, colunas independentes para oas seguintes observações: pórtico e para a viga de rolamento é usual para pontes rolantes pesadas com • o caso a, da Fig. 3, coluna com console, é capacidade de içamento acima de 600 kN. usual para pontes rolantes leves, com capacidade de içamento de cargas de até Os galpões em “shed” possuem vãos 100 kN. simples ou múltiplos. Além de vencer grandes • os casos b, coluna inferior treliçada e c, vãos no sentido longitudinal e transversal, coluna inferior em alma cheia, são usuais proporcionam ainda bons níveis de ventilação e para pontes rolantes médias, com iluminação natural. capacidade de içamento de cargas de 100 a 600 kN Fig. 5: Galpões em “SHED” 11
  12. 12. Projeto de Galpões Capítulo 3 Projetos de Galpões12
  13. 13. 3.1 Documentos do projeto 1º - DESENHOS DE PROJETO propriamente dito: Os documentos do projeto devem fornecer contém as informações necessárias para ainformações completas sobre: execução dos desenhos de DETALHE ou - concepção do galpão; FABRICAÇÃO: - especificação dos materiais utilizados; • concepção estrutural; - fabricação e montagem das partes • indicação de materiais; componentes. • cargas nas fundações; São os seguintes os documentos do projeto: • detalhes de conexões;A – Memória de cálculo: • notas gerais de projeto. Elaborada pelo engenheiro estrutural 2º - DESENHOS DE DETALHE ouresponsável pelo cálculo, deverá conter todas FABRICAÇÃOas informações necessárias à elaboração dos contém as informações necessárias àdesenhos de projeto: fabricação das peças da estrutura: • dimensões do galpão; • dimensões das peças e conjuntos; • sistema estrutural claramente explicitado; • especificações de materiais; • normas e critérios adotados; • operações necessárias na oficina; • cargas atuantes no galpão; • operações de soldas; • dimensionamento e especificação de • cuidados especiais na fabricação; todos os elementos componentes; • seqüência de operações; • croquis explicativos dos detalhes especificados; • instruções para inspeção à fabricação. • considerações importantes sobre a 3º - DESENHOS DE MONTAGEM: utilização da estrutura, cargas, fabricação contém as informações necessárias à das peças e montagem. montagem da estrutura: Quando no desenvolvimento dos desenhos • marcação das peças;de projeto houver modificação nas informações • notas gerais de montagem;ou detalhes contidos na Memória de Cálculo,esta deverá ser adequada à nova situação, de • cuidados especiais durante a montagem.modo a refletir o projeto na sua forma final. Em acréscimo, na elaboração da Memória C – Lista de Materiaisde Cálculo os seguintes fatores devem ser Contém informações necessárias aoconsiderados: aprovisionamento, compra, fabricação e • economia na concepção estrutural; montagem dos materiais especificados no projeto. • cuidadosa avaliação das ações atuantes; Normalmente são as seguintes as Listas de • histórico das ações atuantes em todas as Materiais elaboradas: partes da estrutura, de forma a facilitar modificações e ampliações que se façam • Lista Resumo de Materiais; necessárias. • Lista de Telhas para Tapamentos e Cobertura;B - Desenhos de Projeto • Lista de Parafusos para Compra e para De maneira geral, os desenhos de projeto Montagem; de estrutura metálica são divididos em três • Lista de Parafusos Autoroscadores para grupos: Montagem das Telhas. 13
  14. 14. Projeto de Galpões3.2 Materiais comumente utilizados no B - Parafusos Comuns: ASTM A-307 projeto de galpões O item 4.6 e o ANEXO A da NBR 8800 C - Parafusos de Alta Resistência: ASTM A-especificam os materiais aceitos pela norma 235para o projeto de estruturas em aço. D – Eletrodo para Solda: E70XX da AWS Dentre esses materiais, os mais comumenteutilizados são: E – Telhas para Tapamentos Laterais e Frontais e Cobertura:A – Aços Estruturais de modo geral são utilizadas telhas constituídas dos seguintes materiais: • perfis laminados, perfis soldados e chapas • aço galvanizado, com ou sem pintura; estruturais de modo geral: aço ASTM A- • alumínio, com ou sem pintura; 36; • fibrocimento • perfis da chapa dobrada: ASTM A-570 grau C ou SAE 1010/1020; • translúcida (plástica ou fibra de vidro) • barras redondas rosqueadas: ASTM A-36 Atualmente as telhas podem ser fabricadas e SAE 1010/1020; com grandes alturas de onda (100mm ou mais) de forma a apresentarem grande rigidez à flexão, vencendo vãos livres entre A NBR 8800 não prevê a utilização dos aços terças de cobertura ou vigas de tapamento SAE 1010/1020 como barra redonda, de 7m ou mais. apesar de serem os mesmos utilizados como tirantes para travamento lateral de terças e/ou vigas de tapamento e chumbadores. Fig. 6: Telhas para tapamento laterais e coberturas 14
  15. 15. 3.3 Galpão a ser projetado - tirantes de barra redonda ASTM A-36; Será projetado, como exemplo ilustrativo, • sistema estrutural do galpão conformeum galpão para almoxarifado de materiais leves Fig. 7.com as seguintes características: Dentre os vários exemplos de galpões disponíveis para análise, foi escolhido um bem • galpão com duas meia-águas, inclinação simples, com o propósito de cobrir o do telhado 10º; dimensionamento, com alternativas, de suas • pórtico com vigas e colunas em alma partes. cheia, colunas com as bases rotuladas nas fundações; As colunas do galpão foram consideradas • vão transversal de 15 m; rotuladas nas bases, com o intuito de originar • vão longitudinal de 6 m; fundações menores e de execução mais simples, uma vez que elas não terão que • pé-direito 6 m; absorver o efeito de momento fletor. • galpão sem ponte rolante; • tapamentos laterais e frontais conforme Para simplificar, foi considerado um galpão Fig. 7; sem lanternim, sem aberturas laterais para • comprimento total do edifício 54 m; ventilação e sem calhas nos beirais. • materiais utilizados: Em seqüência serão apresentadas algumas considerações sobre o dimensionamento das - aço estrutural ASTM A-36; aberturas laterais para ventilação e aberturas - telhas para tapamentos frontais, laterais para lanternins em galpões, além de algumas e cobertura: trapezoidal, espessura 0,35 notas sobre dimensionamento de calhas. mm, altura da onda 40 mm; 15
  16. 16. Projeto de Galpões Fig. 7: Galpão a ser projetado16
  17. 17. 3.4 Aberturas laterais e de lanternim • v = velocidade de saída do ar através da abertura do lanternim, considerada entre 1 Nos galpões que não possuem e 1,5 m/s;internamente equipamentos que gerem calor, aventilação ou renovação interna do ar deve serfeita de forma natural pelo chamado “efeito • L = comprimento total do galpão em m;lareira”. O ar de renovação penetra pelasaberturas colocadas nas partes inferiores dostapamentos laterais e frontais ao mesmo tempo • n = número de vezes que o ar interno doque o ar viciado sai pela abertura superior, galpão vai ser renovado por hora,através do lanternim. considerado de 15 a 30 renovações por hora; As aberturas laterais h1 e a abertura dolanternim h2 podem ser calculadas de acordo • h1 = altura da abertura lateralcom as seguintes considerações simplificadas: • h2 = largura da abertura do lanternim 3 • V = volume interno do galpão em m ; n⋅V h2 = em m • velocidade do vento no exterior do galpão L ⋅ v ⋅ 3600 considerada nula; 1,5 h 2 h1 = em m, levando-se em conta 2 que são duas as aberturas laterais e que a soma delas deve ser uma vez e meia a abertura do lanternim. Fig. 8: Aberturas laterais e de lanternim 17
  18. 18. Calhas e Tubos de Descida de Água3.5 Calhas e tubos de descida de água No caso de grandes coberturas, onde o volume de água a ser escoado através da calha As calhas são colocadas ao longo dos é significativo, sua seção transversal pode serbeirais e nos locais apropriados para receber a tão grande que deva ser projetada com chapaságua que corre no telhado. mais espessas (5mm ou mais). Usualmente são fabricadas com chapa Nesse caso, ela geralmente é auto-portante,galvanizada dobrada e soldada. Seu formato não necessitando de apoios intermediários.depende da necessidade do projeto. Eventualmente, sua largura pode ser Devem ser apoiadas de espaço em espaço, aumentada para servir também do passadiçodependendo da resistência de sua seção para manutenção do telhado.transversal. Independente do caso considerado, as O fundo da calha deve ter uma inclinação cargas provenientes das calhas (peso próprio,mínima de 0,5% para favorecer a limpeza carga devido à água, carga de passadiço)interna e o escoamento da água até as caixas devem ser levadas em conta no cálculo daque alimentam os tubos de descida. A sua estrutura e de seus apoios.seção transversal útil, deve teraproximadamente 1cm2 para cada m2 de áreade telhado. Fig. 9: Calha e tubo de descida de água 18
  19. 19. De acordo com o item B-3.6.1 do Anexo B, da NBR 8800 “nas coberturas comuns, não sujeitas a acúmulos de quaisquer materiais, e3.6 Ações atuantes na estrutura do galpão na ausência de especificação em contrário, deve ser prevista uma sobrecarga nominal De acordo com ao NBR 8800, Anexo B, as mínima de 0,25 kN/m2...”.ações atuantes no galpão a ser projetado sãoas seguintes: Considerando que exista especificação particular para o galpão, será permitida umaA - Carga permanente sobrecarga mínima de 0,15 kN/m2. É formada pelo peso próprio de todos os C - Ação do Vento elementos constituintes da estrutura, incluindo os pesos de equipamentos e A ação do vento sobre a estrutura será instalações permanentemente suportados calculada de acordo com a NBR 6123, de na estrutura. onde foram retirados os conceitos que se seguem: Os pesos dos materiais de construção, na ausência de informações, devem ser • velocidade básica do vento: V0 = 40m/s calculados através da NBR 6120. (este valor é alto, acima da média No nosso exemplo não existem brasileira, correspondente a parte do equipamentos suportados pela estrutura e o estado de São Paulo e ao Mato Grosso do peso próprio será avaliado na medida em Sul). que o cálculo for desenvolvido. • fator topográfico S1 = 1 fator de rugosidade S2:B – Cargas Variáveis classe da estrutura: C As cargas variáveis são aquelas que rugosidade: 3 resultam do uso ou ocupação do edifício. No caso serão considerados o vento (item C) e a sobrecarga. altura acima fator S2 do terreno ≤ 3m 0,55 Esta é considerada como uma cargauniformemente distribuída atuando sobre a 5m 0,60projeção horizontal do telhado, para fazer face 10m 0,69ao acúmulo de pó ou outros materiais a que ogalpão fica sujeito. • fator estatístico S3 = 0,95 para o edifício; para elementos de vedação será usado simplificadamente o mesmo valor. • velocidade característica do vento Vk e pressão de obstrução p: Vk = Vo x S1 x S2 x S3 Vk2 p= 1,6 Velocidade Pressão de altura acima Característica Obstrução do terreno Fig. 10: Sobrecarga no telhado Vk (m/s) p(N/m2) Seu valor é função da finalidade e da área ≤ 3m 20,9 273em que a estrutura for construída, podendo 5m 22,8 325atingir valores de 10 kN/m2 ou mais. 19
  20. 20. Projeto de Galpões • coeficientes de pressão Cpe e de forma 10m 26,2 429 externos Ce para as paredes (tabela 4 NBR 6123). Fig. 11: Coeficientes de pressão e de forma externos para as paredes20
  21. 21. • coeficientes de pressão Cpi e de forma• coeficientes de pressão Cpe e de forma Ce internos para o galpão item 6.2 NBR 6123 externos para o telhado, tabela 5 NBR 6123 Fig. 12: Coeficientes de pressão e de forma externos para o telhado 21
  22. 22. Projeto de Galpões Os tapamentos laterais, frontais e a Para simplificar a análise, desprezar-se-á acobertura do galpão serão em chapa possibilidade de abertura dominante emtrapezoidal, portanto permeáveis, de acordo qualquer face do galpão quando ocorrer ventocom a NBR 6123. forte, apesar da previsão de portões nos tapamentos frontais (item 6.24 da NBR 6123): Fig. 13: Coeficientes de pressão e de forma internos Cpi = 0,2 ou Cpi = - 0,3 Os valores resultantes dos coeficientes de • Esforços finais de vento no pórtico do pressão, para o cálculo estão na fig. 14. galpão, fig. 15. • para cálculo das telhas e vigas do tapamento e cobertura, (efeitos a carga de vento para cada trecho será localizados na extremidade do galpão). dada por: Temos: q = p x C x v, com:tapamentos laterais e frontais: q = carga em cada trecho, N/m Cpe = 1,0 Cpe = 0,7 p = pressão de obstrução em kN/m2, função Cpi = 0,2 Cpi = 0,3 da altura, calculado anteriormente. Soma = 1,2 Soma = 1,0 v = espaçamento longitudinal entre pórticos, 6mcobertura: C = coeficientes das hipóteses 1 e 2 Cpe = 1,4 Cpi = 0,2 Soma = 1,6 22
  23. 23. Fig. 14: Coeficientes finais para o galpão Figura. 15: Hipóteses 1 e 2 de ventoONDE: Hipótese 1:- Hipótese 1 é a soma do efeito do vento 1638 × 3 + 1950 × 2 + 2574 × 1 Fila A: q = = lateral (α = 90º) com Cpi = -0,3 (sucção 6 interna) = 1898 kN/m- Hipótese 2 é a soma do efeito do vento lateral (α = 90º) com Cpi = +0,2 (pressão 328 × 3 + 390 × 2 + 515 × 1 Fila B: q = = interna) 6- As hipóteses com vento frontal (α = 0º) = 380 kN/m conduzem a esforços finais inferiores aos Hipótese 2: das hipóteses acima. 819 × 3 + 975 × 2 + 1287 × 1- simplificação das hipóteses de vento: Fila A: q = = 6 as cargas de vento nas colunas do edifício poderão ser simplificadas, para facilitar o = 949 kN/m cálculo, a critério do engenheiro de 1147 × 3 + 1365 × 2 + 1802 × 1 estruturas. Fila B: q = = 6 No exemplo serão adotadas cargas médias = 1329 kN/m ponderadas, como se segue: 23
  24. 24. Projeto de Galpões Na figura 16 temos os carregamentos finais. Fig. 16: Hipóteses 1 e 2 de vento simplificadas24
  25. 25. D - Espaçamento Máximo entre as Terças e3.7 Dimensionamento das terças e vigas do as Vigas do Tapamento Lateral tapamento lateral Escolhida a telha da cobertura, oA - Características da Telha a ser Usada: espaçamento entre as terças é obtido através • trapezoidal de ábacos ou tabelas dos catálogos dos fabricantes que levam em conta os seguintes • altura da onda: 40mm fatores: • espessura da telha: 0,35mm • tipo e espessura da telha 2 • peso da telha: aproximadamente 40 N/m . • condição de continuidade da telha:OBS.: Em ambientes com atmosfera agressiva biapoiada, sobre 3 apoios ou sobre 4e também dependendo das condições de apoiosmanuseio deve-se empregar telhas com maior • carga atuante sobre a telha, descontandoespessura. o peso próprio • flecha máxima admissível para a telha,B - Ações Atuantes nas Telhas da Cobertura: com a carga considerada: 1/180 ou 1/120 do vão. peso próprio, pp = 40 N/m2 No nosso caso, temos: sobrecarga, sc = 150 N/m2 = 190 N/m2 • telha trapezoidal 2 vento, v: -1,6 x 429 = -686 N/m (sucção) • altura 40 mm, espessura 0,35mm • telha contínua sobre 4 apoiosC - Combinação de Ações: • carga na telha: 646 N/m2 ≅ 65Kg/m2 2 pp + sc : 190 N/m • flecha admissível 1/180 do vão pp + v : -646 N/m2 Fig. 17: Característica de telha a ser usada 25
  26. 26. Projeto de Galpões Fig. 18: Ação atuante nas telhas da cobertura Através da ábaco similar ao da figura 19, oespaçamento máximo entre as terças é 3,0m. • Espaçamento máximo entre as vigas do tapamento lateral: Fig. 19: Ábaco para espaçamento de Fig. 20: Ação atuante nas telhas do terças tapamento lateral Em cada meia água da cobertura será de acordo com o catálogo do fabricante usada telha contínua sobre 4 apoios de temos: terças com o seguinte espaçamento entre elas, por disposição construtiva: • para telha trapezoidal com h = 40 mm 7,765m • espessura da telha 0,35 mm. = 2,588m 3 • flecha admissível 1/180 do vão valor menor que o máximo de 3,0 m. • carga na telha: 515 N/m2 ≅ 52 Kg/m2 • telha contínua sobre 3 apoiosE - Ações atuantes nas telhas do tapamento O espaçamento máximo entre as vigas dolateral: tapamento lateral é 3,1 m. Por questões construtivas será adotado espaçamento de vento, v: 1,2 x 429 = 515 N/m2, sendo 1,2 o coeficiente para tapamento lateral. 6 = 3,0m . 2 26
  27. 27. A distribuição das terças e vigas do 21.tapamento lateral permanece como na figura Considerando a seção da coluna de 300mm, o espaço para distribuição das terças fica aproximadamente: 7500 300 + = 7766 mm cos 10º 2 Fig. 21: Distribuição das terças da cobertura e vigas do tapamento lateralF – Dimensionamento das Terças Considerando aço A 570 grau C para as terças, com Fy = 23kN/cm2, 0,6Fy ≅ 14kN/cm2. • Considerações - considera-se ainda que as fixações das - por economia, adota-se perfil dobrado a telhas sobre as terças evitarão problemas frio, com seção do tipo U; de flambagem lateral e torção. - a norma brasileira NBR 8800 não cobre o dimensionamento de perfis metálicos • Ações atuantes: de chapa fina dobrados a frio; Será considerado um valor médio para peso Indicamos abaixo o dimensionamento usual próprio de terças e tirantes de 40N/m2; o vãopelo método das tensões admissíveis: entre as terças é de 2,588m. fbx f para carregamentos + bx < 1 sem o vento pp. terças + tirantes 40N/m2 x 2,588 = 104,0 0,6Fy 0,6Fy f bx f para carregamentos p.p. telha: 40N/m2 x 2,588 = 104,0 + bx < 1,33 com o vento 0,6Fy 0,6Fy 208,0 onde: =208,0 N/m fbx é a tensão atuante de compressão ou 2tração, devido à flexão segundo x; sobrecarga: 150N/m x 2,588= 388N/m Mx vento: -686 x 2,588= -1775 N/m fbx = Wx My • Combinações de ações: fbx idem, segundo y; fbx = Wy O peso próprio e a sobrecarga são verticais terão que ser decompostos nas direções X e Y, 0,6Fy é a tensão admissível à flexão igual a paralela e perpendicular ao plano da cobertura;60% da tensão de escoamento do aço. 27
  28. 28. Projeto de Galpões o vento é perpendicular ao plano da A terça será considerada biapoiada sobra as cobertura, vigas do pórtico; q x = (208 + 388) cos 10º = 587 N / m A terça poderia também ser considerada pp + sc  contínua, apoiada em três vigas de pórticos q y = (208 + 388)sen10º = 103 N / m adjacentes; q x = 208 cos 10º −1775 = −1570 N / m nesse caso a terça teria 6 x 2 = 12m de pp + v  comprimento, o que tornaria o seu q y = 208sen10º = 36 N / m transporte difícil devido à pouca rigidez do perfil tipo U. • Consideração estrutural: Fig. 22: Esforços nas terças A terça será travada lateralmente, no  62sentido XX, por um tirante de barra redonda M x = 1570 × = 7065 Nm  8colocado no meio do vão. Nesse sentido, então, pp + v  2a terça será contínua com dois vãos iguais a 3 M = 36 × 3 = 40,5 Nmm:  y  8 • Perfil da Terça As características da seção da terça são retiradas de catalogo de fabricante de perfis dobrados a frio. De um modo geral as terças são escolhidas de forma que a altura da seção varie de 1/40 a 1/60 do vão; no nosso caso, a seção da terça deve variar entre 6000 6000 = 150mm e = 100mm ; será Fig. 23: Momentos fletores nas terças 40 60 escolhido o perfil U 150 x 60 x 20 x 3,42,  q x L2 62 com as seguintes características: M x = = 587 = 2642 Nm  8 8 pp + sc   q y L2 103 × 3 2 My = = = 116 Nm  8 8 28
  29. 29. Fig. 25: Tensões na terça • Verificação da flecha: Fig. 24: Seção da terça De acordo com o Anexo C da NBR-8800, Wx = 43,4 cm3 tabela 26, para efeito de sobrecarga, a Wy = 11,1 cm3 flecha admissível para vigas biapoiadas suportando elementos de cobertura Jx = 325,6 cm4 elásticos é 1/180 do vão. p = 76 N/m 5 q × L4 flecha = δ = , onde 384 × E × J - Tensões atuantes J = momento de inércia da seção As terças serão posicionadas na coberturade tal forma que a parte aberta da seção fique q = sobrecarga na terça = 388 x cos10º =voltada para o lado da cumeeira. Esta posição = 382 N/m = 0,00382 kN/cmgera maior estabilidade porque as cargas E = módulo de elasticidade do aço =verticais, nesse caso, se aproximam do centrode cisalhamento do perfil. = 205000 MPa = 20500 kN/cm2 As tensões máximas ocorrem na seção L = 600 cmcentral. 5 × 0,00382 × 600 4 δ= = 0,97 cm 384 × 20500 × 325,6 • Verificação: δ 1 1 ok M 264,2 = < , pp + sc : fb x = x = = 6,0 kN / cm 2 L 620 180 Wx 43,4 • Considerações de peso: M 11,6 fb y = = = 1,0 kN / cm 2 o peso da terça é 76 N/m; o peso médio da Wy 11,1 2 terça na cobertura é: 6,0 + 1,0 = 7,0 < 14 kN / cm 2 76 = 29,4 N / m 2 2,588 706,5 o valor estimado para peso da cobertura foi pp + v : fb x = = 16,3 kN / cm 2 de 40N/m2, a diferença 40 – 29,4 ≅ 11,0 43,4 N/m2 será coberta pelo peso próprio das diagonais e tirantes. 4,05 fb y = = 0,4 kN / cm 2 11,1 • Tirantes da cobertura: 2 16,3 + 0,4 = 16,7 kN/cm < 14 x 1,33= - Critério para dimensionamento: 2 = 18,6 kN/cm O tirante será dimensionado pela NBR 8800, conforme o fluxograma BARRAS ROSQUEADAS À TRAÇÃO, em anexo. 29
  30. 30. Projeto de Galpões • Solicitação de Cálculo: Tirante T1 (fig 26) A combinação crítica é (ver item 11: N1d 2 (13,9x3x7,764x1,3 + 26x3x7,764x1,4)= COMBINAÇÃO DE AÇÕES) 3 pp x 1,3 + sc x 1,4 = 847 Npp : 80 × sen10º = 13,9 N / m 2  componentes do pp e   sc segundo o planosc : 150 × sen10º = 26,0 N / m  das terças 2  30
  31. 31. Fig. 26: Tirantes da coberturaTirante T2 G - Dimensionamento das Vigas do Tapamento Lateral: 1269 3,96 N 2d = × = 971 N • Considerações Gerais 2 2,588 As vigas do tapamento lateral também serão • Resistência de Cálculo: em seção U dobrada a frio, conforme as Diâmetro d = 12m, aço A36 terças da cobertura. fy = 250 MPa = 25 kN/cm2 Serão também previstos tirantes para fu = 400 MPa = 40 kN/cm 2 travamento das vigas no sentido menos resistente. resistência de cálculo ao escoamento daseção bruta: • Ações atuantes (vão entre vigas = 3 m) π × 1,2 2 φ t Nn =φ t x Ag x fy = 0,9 x x25 = p.p.vigas + tirantes 40N/m2 x 3 =120 N/m 4 = 25,4 kN = 25400 N resistência de cálculo à ruptura da seção p.p. telha: 40N/m2 x 3 =120 N/mrosqueada: 240N/m φ t = Rnt = φ t x 0,75 Ap x fu = 0,65 x 0,75 x... vento: 1,2 x 429N/m2 x 3 = 1544N/m 2 π × 1,2 ...x x 40 = 22,0kN = 22000N (1,2: coeficiente de pressão para cálculo do 4 tapamento lateral; 429N/m2 a pressão de resistência de cálculo: obstrução nas alturas entre 5 e 10 m) φ t Rnt = 22 kN = 22000 N < φ tNn verificação (para o tirante T2) N = 971 N < 22000N , ok. 2d Normalmente nesses casos a verificação édesnecessária em virtude da baixa solicitaçãode cálculo; foi feita apenas como exemplo deutilização do fluxograma BARRASROSQUEADAS À TRAÇÃO (item 20 –FLUXOGRAMAS). Fig. 27: Ações nas terças do tapamento lateral 31
  32. 32. Projeto de Galpões Assim: qx = 1544 N/m • Tirantes do tapamento lateral qy = 240 N/m Esforços solicitantes: qL2 1544 × 62 Mx = = = 6948 Nm 8 8 qL2 240 × 3 2 My = = = 270 Nm 8 8 • Perfil da viga: será usado o mesmo perfil da terça da cobertura: U 150 x 60 x 20 x 3,42 Wx = 43,3 cm3 Jx=325,6 cm4 Wy = 11,1 cm3 • Verificação: Fig. 29: Esquema do tapamento lateral Mx 694,8 fb x = = = 16,0 kN / cm 2 Wx 43,4 serão usados tirantes d = 12 de aço A 36. My 27,0 fb y = = = 2,4 kN / cm 2 Wy 11,1 (Verificação desnecessária – sub item “Tirantes da Cobertura”). 16,0 + 2,4 = 18,4 kN/cm2 < 14 x 1,33 kN/cm2 Fig. 28: Momentos fletores nas vigas do tapamento lateral32
  33. 33. 3.8 Cálculo do Pórtico decisões relativas à economia, performance e adequação dos edifícios. • Determinação dos esforços solicitantes Para o perfil da coluna e da viga do pórtico, em consideração ao peso próprio da estrutura, foi estimado o perfil soldado de O pórtico do galpão será calculado através 340N/m; o peso próprio do tapamento de formulários usualmente encontrados em lateral, bem como o peso próprio da coluna manuais de engenharia. Este processo é serão considerados como carga demorado, consumindo tempo considerável concentrada no topo da coluna: do engenheiro estrutural. p.p. da coluna 0,34 x 6 = 2,04 O uso de computadores ou microcomputadores deixará tempo livre ao p.p. tapam.lateral: 0,12 x 6 x 6 = 4,32 engenheiro para análise e tomada de 6,4 kN Fig. 30: Ações na Estrutura A sobrecarga será considerada sobre a área perfil da viga: = 0,34 projetada da cobertura; p.p. da cobertura: 0,12 x 6 = 0,72 sc: 0,15 x 6 = 0,9 kN/m Os carregamentos de vento na estrutura do 1,06 kN/m galpão são os calculados anteriormente O peso próprio das telhas, bem como a (hipóteses 1 e 2 de vento). sobrecarga na cobertura são transmitidas aos pórticos através dos apoios das terças. A carga distribuída devida ao peso próprio Para simplificar, estas cargas são material será dada por: consideradas distribuídas ao longo das 33
  34. 34. Projeto de Galpões vigas dos pórticos, em vez de concentrados naqueles apoios. Fig. 31: Carregamentos finais na estrutura34
  35. 35. • Coeficientes para solução do pórtico • Solução para o peso próprio: h 6 WL2 (3 + 5m)k= = = 0,788 M2 = M4 = = S 7,616 16 N f 1,322 1,06 × 15 2 (3 + 5 × 1,22)φ= = = 0,22 = = h 6 16 × 8,993m = 1 + φ = 1,22 = 15,1 kN x mβ = 2(k + 1) + m = 4,796 WL2C = 1 + 2m = 3,44 M3 = − mM 2 = 8N = β + mC = 8,993 1,06 × 15 2W = 1,06 kN/m para peso próprio = − 1,22 × 15,1 = 11,4 kNm 8W = 0,9 kN/m para sobrecarga M2 H1 = H5 = =2,5 kN h WL V1 = V5 = +6,4 = 14,4 kN 2 • Solução para sobrecarga: M2 = M4 = 12,8 kNm M3 = 9,7 kNm H1 = H5 = 2,1 kN V1 = V5 = 6,8 kN • Solução para vento hipóteses 1 e 2: Os manuais de cálculo não apresentam Fig. 32: Coeficientes para o pórtico carregamentos com a mesma configuração do carregamento de vento, fazendo com que os esforços sejam obtidos de maneira indireta, pela combinação adequada de três carregamentos, levando em conta os sinais das cargas. Fig. 33: Carregamentos auxiliares para determinação dos esforços de vento 35
  36. 36. Projeto de Galpões Os cálculos não foram aqui reproduzidos, porém os valores finais dos esforços estão mostrados nafigura 34. Fig. 34: Esforços para o pórtico 36
  37. 37. 3.9 Combinação de ações onde os coeficientes γ são os coeficientes As considerações são de acordo com a de ponderação NBR 8800, seção 4.8: (G) pp: ação de pequena variabilidade ação permanente G: pp (peso próprio) γg = 1,3 ou 1,0 Q1 sc (sobrecarga) (Q1) sc: γq1 = 1,4 ações variáveis  Q 2 v (vento) (Q2) v: γq2 = 1,4 e os coeficientes ψ são os fatores de combinação γ g G + γ q1 Q1  (Q1) sc: ψ1 = 1combinação  γ g G + γ q2 Q 2 (Q2) v: ψ2 = 0,6  As combinações ficam então:de ações γ g G + γ q1 Q1 + γ q2 ψ 2 Q 2 pp + sc : pp x 1,3 + 1,4 sc γ G + γ Q + γ ψ Q  g q2 2 1 1 1 pp+ v : pp x 1,0 + 1,4 v pp x 1,3 + 1,4 v pp + sc + v:pp x 1,3 + 1,4 sc + 0,6 x 1,4 x v pp x 1,3 + 1,4 v + 1,0 x 1,4 x sc 1,3PP 1,3PP 1,3PP 1,0PP 1,3PP PP JC V 1,4SC 1,4V 1,4SC 1,4V 1,4V 0,84V 1,45SC M -15,1 -12,8 48,3 -37,6 +52,5 48,0 3,0 30,1 Nº 2Coluna N 14,4 6,8 -24,9 28,2 -20,5 -16,1 7,3 -6,6 1-2 M 0 0 0 0 0 0 0 0 Nº1 N 14,4 6,8 -24,9 28,2 -20,5 -16,1 7,3 -6,6 M -15,1 -12,8 23,9 -37,6 18,4 13,8 -17,5 -4,1 Nº 4Coluna N 14,4 6,8 -14,0 28,2 -5,2 -0,9 16,5 8,6 5-4 M 0 0 0 0 0 0 0 0 Nº 5 N 14,4 6,8 -14,0 28,2 -5,2 -0,9 16,5 8,6 M -15,1 -12,8 48,3 -37,6 52,5 48,0 3,0 30,1 Nº 2 N 3,9 3,3 -9,4 9,7 -9,3 -8,1 1,8 -3,5Viga 2-3 M 11,4 9,7 -25,8 28,4 -24,7 -21,3 6,7 -7,7 Nº 3 N 2,5 +2,1 -9,4 6,2 -10,7 -9,9 -1,7 -7,0 M 11,4 9,7 -25,8 28,4 -24,7 -21,3 6,7 -7,7 Nº 3 N +2,5 +2,1 -10,3 6,2 -11,9 -11,1 -2,5 -8,2Viga 3-4 M -15,1 -12,8 23,9 -37,6 18,4 13,8 -17,5 -4,1 Nº 4 N +3,9 3,3 -10,3 9,7 -10,5 -9,4 1,0 -4,7 AÇÕES NAS BARRAS DA ESTRUTURA A hipótese de vento 1 foi desprezada em função da hipótese 2 que apresentou maiores esforçossolicitantes; As forças estão em kN e os momentos em kN x m. 37
  38. 38. Projeto de Galpões As características da seção da coluna são3.10 Dimensionamento da coluna retiradas do Manual: Ag = 42,6 cm2 It = 9,74 cm4A – Considerações Gerais: Jx = 6939 cm4 Jy = 535 cm4 O dimensionamento das colunas e vigas do rx = 12,8 cm ry = 3,5 cm pórtico e de seus demais elementos, obedecerão aos fluxogramas em anexo, Wx = 463 cm3 β1 = 8133 kNm baseados na NBR 8800. 3 Zx = 513 cm β1 = 23639 Será também mostrado o dimensionamento feito através das tabelas do volume III do Manual Brasileiro da Construção Metálica, o D – Verificação para a Hipótese 1: que simplificará o cálculo. Md = -37,6 kNm Nd = 28,2 kN (compressão)B – Solicitações de Cálculo: Será usado o fluxograma COMPRESSÃO De acordo com a tabela das combinações COM FLEXÃO SEGUNDO X. de ações, as solicitações máximas de Cálculo de Nn resistência nominal à força cálculo serão para coluna 1-2 nó 2: normal.Hipótese 1. M d = − 37,6 kNm 1,3pp + 1,4sc   • esbeltez à compressão dos elementos da N d = 28,2 kN (compressã o coluna escolhida:   da coluna) h 281 alma: = = 56,2 > ... tw 5Hipótese 2. M d = 52,5 kNm E 20500  ...> 1,47 = 1,47 =1,0pp + 1,4v  fy 25  N d = −20,5 kN (tração = 42   na coluna) ∴ a alma é esbelta, estando sujeita aC – Seção da Coluna: flambagem local. Assim a redução No caso de galpão sem ponte rolante, a necessária na área da alma é feita através altura da seção da coluna varia de 1/20 a do fator Qa calculado pelo anexo “E” e pela 1/30 da altura do pórtico. Então 6/20 = 0,3m nota “C” do anexo “D” da NBR 8800. e 6/30 = 0,2m. Será escolhido o perfil A altura efetiva da alma hef será menor que soldado IS 300 x 33,4, tabelado no Manual h = 28,1 cm; o valor de hef ser[a calculado Brasileiro da Construção Metálica, vol. III. pela fórmula:   862t w   h ef = 1 − 152  fy  h   fy   tw  com fy = 250 MPa; tw = 0,5 cm 862 × 0,5 152 h ef = 1− = 250 56,2 250 = 22,6 cm a área efetiva da coluna é, conforme Fig. 35: Seção da Coluna item 3.2 do anexo E, NBR-8800. 38
  39. 39. Aef = Ag – (h-hef) tw valor de Q: = 42,6 – (28,1 – 22,6)0,5= Q = Qs x Qa = 1 x 0,94 = 0,94 2 = 39,9 cm • Escolha das curvas de flambagem: pela o valor de Qa para a seção da coluna é: tabela 3 da NBR 8800, com tf < 40mm, será usada a curva b para flambagem A ef 39,9 segundo X e a curva C para flambagem Qa = = = 0,94 segundo Y. Ag 42,6 • Cálculo da esbeltez segundo X e Y: flange: no plano do pórtico, a coluna será rotulada bf 15,0 na base e engastada na viga do pórtico: = = 7,9 < ... 2t f 2 × 0,95 KX será considerado 2; E ... < 0,55 = 15,8 no plano longitudinal a coluna será fy rotulada na base e ao nível de escora do beiral; Ky será considerado 1O flange não é esbelto à compressão e Qs = 1(Anexo E NBR 8800) Fig. 36: Valores de Kx e Ky 39
  40. 40. Projeto de Galpões esbeltez no sentido X: • Cálculo de Mn, resistência nominal à flexão.  Kl  2 × 600   = = 94 < 200, ok Serão analisados, sucessivamente, os três  r X 12,8 estados limites últimos FLA, FLM e FLT, de acordo com o Anexo D da NBR 8800: esbeltez no sentido Y:  Kl  1× 600   = = 171 < 200, ok • Estado limite FLA: (Flambagem local da  r Y 3,5 alma) h 281 E • Parâmetros de esbeltez para barras = = 56,2 < 5,6 = 160 tw 5 fy comprimidas: 1  Kl  Qfy λX =   = • Logo a coluna não é esbelta à flexão. π  r X E 1 0,94 × 25 = × 94 × = 1,01 π 20500 Nd Nd 28,2 = = = 0,9Ny 0,9 × A gfy 0,9 × 42,6 × 25 1  Kl  Qfy λY =   = π  r Y E = 0,0294 < 0,207 1 0,94 × 25 E  1 − 2,8 Nd  = = × 171× = 1,84 λp = 3,5 π 20500 fy   0,9Ny   20500 • Coeficientes para cálculo da resistência á = 3,5 (1 − 2,8 × 0,0294 ) = 25 flambagem: = 92,0 São determinados diretamente pela tabela 4 (ou figura 4) da NBR 8800, conforme a h curva de flambagem: = 56,2 < λ p = 92 ∴ tw flambagem segundo X: Mn A = Zx fy = 513 x 25 = 12825kNcm. curva b, com λX = 1,01→ρX = 0,592 flambagem segundo Y: • Estado limite FLM: (Flambagem local da curva c, com λY = 1,84→ρY = 0,232 mesa) o menor valor ρY = 0,232 determina a bf 15 flambagem: λ= = = 7,9 2 tf 2 × 0,95 E 20500 • Resistência nominal à compressão: λ p = 0,38 = 0,38 = 10,9 fy 25 λ < λp ∴ Nn = ρy x Q x Ag x Fy = Mn = Z x f y = 12825 kNcm M = 0,232 x 0,94 x 42,6 x 25 = = 232,3 kN • Estado limite FLT: (flambagem lateral com Assim φc Nn = 0,9 x 232,3 = 209 > torção). > Nd = 28,2, onde φc = coef. de Lb = 600cm distância entre duas seções redução das resistências. contidas lateralmente, igual à altura da coluna. (Não foi considerado aqui que as vigas do tapamento travam as colunas)40
  41. 41. L b 600 Verificação pela 2ª fórmula (Item 5.6.1.3 da λ= = = 171,4 NBR 8800) ry 3,5 E Nd C mx × M d λ p = 1,75 = 50,1 + ≤1 fy φ c Nn  Nd  1 − φ M  0,73 N e  b n Conforme anexo D, tabela 27 da NBR 8800:  x  1  Kl  fy 0,707C b β1 4β λx = × × = 1,04 λr = 1 + 1 + 2 2 2 Mr2 π  r  E Mr C b × β1 Fazendo-se Q = 1 conforme item 5.6.1.3.2 Cb = 1 conforme item 5.6.1.3.1 da NBR 8800 da NBR 8800; Mr = (fy – fr)Wx = 6251 kNcm, A gfy 42,6 × 25 Nex = = = 985 kN com a tensão residual, fr = 115 MPa λ2 x 1,04 2 28,2 0,85 × 3760 + = 0,71 < 1,0 0,9 × 232,3  28,2  0,707 × 1× 813300 4 × 23639 1 − 0,9 × 6373λr = 1+ 1+ 2 (6251) 2 6251 1 × 813300 2  0,73 × 985  =173,7 com C m x = 0,85 para estrutura deslocável. λ = 171,4 < λr ∴ Mn T ( = Zf y − Zf y − Mr ) λλ −−λ λ p • NOTA r p A resistência à compressão pura para o perfil IS 300 x 33,4 pode ser obtida 171,4 − 50,1 = 12825 − (12825 − 6251) diretamente das tabelas do Manual 173,7 − 50,1 Brasileiro da Construção Metálica, Vol. III. = 6373 kNcm Para o IS 300 x 33,4 e comprimento destravado de 6,0m temos: a resistência à flexão será o menor dos 3 valores de Mn devidos a FLA, FLM e FLT, ou seja: φcNn = 296 kN Mn = 6373 kNcm A norma ainda exige que a resistência à flexão seja menor que 1,25 Wfy: Este valor difere do calculado acima (209kN) porque no caso de flexo-compressão, 1,25 Wfy = 1,25 x 463 x 25 = 14469 kNcm devido ao efeito de flambagem local da alma, os Mn = 6373 kNcm < 1,25 Wfy, ok. valores dados pelo manual (Anexo “E” da NBR 8800) são superiores aos calculados (Item Assim φbMn = 0,9 x 6373 = 5736 > 5.6.1.3.1 da NBR 8800). > Md = 3760 A utilização das tabelas para compressão pura, no caso de flexo-compressão, entretanto é válida para um pré-dimensionamento ou uma • Efeito combinado força normal e momento primeira escolha do perfil. fletor. Do manual podemos obter também a Verificação pela 1ª fórmula: (Item 5.6.1.3 da resistência à flexão pura para o IS 300 x 33,4. NBR 8800) Com o comprimento destravado de 6,0 m Nd Md temos: + ≤1 φ × Q × A g × f y φ b Mn kNcm = 5842kNcm 28,2 3760 + = 0,69 < 1,0 0,9 × 0,94 × 42,6 × 25 0,9 × 6373 A pequena diferença encontrada no valor calculado (5736 kNcm) é devida à maior precisão do cálculo automático. 41
  42. 42. Projeto de GalpõesE – Verificação para Hipótese 2 Verificação do efeito combinado Md = 52,5 KNm Nd M dx + ≤1 Nd = - 20,5 kN (tração na coluna) φ t Nn φ b Mn x 20,5 5250 + = 0,94 < 1 • Considerações: 0,9 × 42,6 × 25 0,9 × 6373 onde: Nn = Ag fy e φt = 0,9 Será utilizado o FLUXOGRAMA DE TRAÇÃO COM FLEXÃO SEGUNDO X. Não é necessária a verificação da esbeltez da coluna à tração uma vez que ela já foi verificada quando da análise da compressão; a resistência de cálculo à flexão já foi calculada anteriormente: Mn = 6374 kNcm 42
  43. 43. C – Verificação para Hipótese 13.11 Dimensionamento da viga Md = -37,6 kNm Nd = 9,7 kNA – Solicitações de Cálculo: de acordo com as tabelas de combinação • Verificação da efetividade à compressão de ações as solicitações máximas de dos elementos da viga: cálculo serão, para a viga 2-3 nó 2: h 281 E alma: = = 56,2 > 1,47 = 42 M d = 37,6kNm tw 5 fy 1. 1,3pp + 1,4 sc: N d = 9,7kN (compressã o Qa < 1  na viga)  M d = 52,5 kNm bf 15 E  flange: = = 7,9 > 0,55 =15,82. 1,0pp + 1,4 v: N d = −9,3 kN (tração 2t f 2 × 0,95 fy  na viga)  Qs = 1 como anteriormente calculado para a colunaB – Seção da Viga: Qa = 0,94 e Q = Qs x Qa = 0,94. Será usada a mesma seção da coluna; valem as mesmas características anteriores. Fig. 37: Travamento da viga do Pórtico • Cálculo da esbeltez segundo X e Y: Como a esbeltez segundo y é maior, somente ela será analisada. será considerado KX = KY = 1 esbeltez no sentido X: 1  Kl  Q f y λy =   = π  r y E  Kl  1× 761,6 1 0,94 × 25   = = 59,5 < 200 = × 108,8 × = 1,17  r x 12,8 π 20500 esbeltez no sentido Y: • Coeficiente para cálculo da resistência à flambagem: será utilizada a tabela 4 da NBR 8800  Kl  1× 380,8   = = 108,8 < 200, para cálculo de ρ.  r y 3,5 Conforme visto anteriormente, pela tabela 4, curva c: 43
  44. 44. Projeto de Galpões λy = 1,17 ρ = 0,452 Nesse caso λ se situa entre λp e λr: λp = 50,1 < λ = 109 < λr = 173,7; • Resistência nominal à compressão: então Nn = ρ x Q x Ag Fy = ( MnT = Zf y − Zf y − Mr ) λλ − λ −λ p = 0,452 x 0,94 x 42,6 x 25 = 452,5 kN r p comANÁLISE DE FLEXÃO Mr = Wx (fy – fr) = Estado limite FLA h 281 E 109 − 50,1 = = 56,2 < 5,6 = 160 MnT = 513 × 25 − (513 × 25 − 6251) tw 5 fy 173,7 − 50,1 Nd Nd 9,7 MnT = 9692 kNcm = = = 0,9N y 0,9 × A g × Fy 0,9 × 42,6 × 25 Mn = 9692 kNcm é o menor dos 3 valores entre Mn A , MnF e MnT além de ser menor = 0,010 < 0,207 que 1,25 Wfy = 1,25 x 463 x 25 =14469 E 1 − 2,8 N d   kNcm. Assim Mn = 9692 kNcm λ ρ = 3,5 fy   0,9 N y   20500 Verificação pela 1ª fórmula: = 3,5 (1 − 2,8 × 0,010 ) = 97,4 25 Nd Md + ≤ 1,0 h φ ⋅ Q ⋅ A gFy φ bMn λ = = 56,2 < 97,4 ∴ tw 9,7 3760 + = 0,44 < 1,0 Mn A =Zxfy = 513 x 25 = 12825 kNcm 0,9 × 0,94 × 42,6 × 25 0,9 × 9692 Verificação pela 2ª fórmula: Estado limite FLM A gfy conforme anteriormente, N ex = λ2 Mn A = 12825 kNcm x 1  Kl  f y λx =   = π  r x E Estado limite FLT: Lb = 380,8cm: 1 25 = 59,5 = 0,66 distância entre duas seções contidas π 20500lateralmente, no caso a distância entre a escorado beiral e a escora intermediária. Não foi 42,6 × 25considerado aqui que as terças da cobertura Nex = = 2445 kNtravam lateralmente a viga do pórtico. 0,66 2 Nd C m × Md L b 380,8 + ≤1 λ= = = 109 φ c Nn  Nd  ry 3,5 1 − φ M  0,73Ne  b n  x  os valores de λp e λr são os anteriormente calculados para a coluna: 9,7 0,85 × 3670 + = 0,38 < 1 0,9x 452,5  9,7  λp = 50,1 1 −  0,9 × 9692  0,73x2445  λr = 173,7 44
  45. 45. Pelo Manual Brasileiro a resistência à flexão • Observações sobre a “folga” nopura para perfil IS 300 x 33,4 e: dimensionamento das vigas e colunas. Os valores obtidos nas fórmulas de interação 1 e 2, na verificação de colunas e para Lb = 380 cm φb Mn ≅ 9000 kNcm vigas submetidas a força normal e momento valor próximo do calculado; fletor, devem ser próximos de 1. Dependendo do julgamento do engenheiroD – Verificação para Hipótese 2 de estruturas com relação ao conhecimento das cargas atuantes e ao comportamento da Md = 52,5 kNm estrutura, esse valor pode se afastar mais Nd = -9,3 kN (tração na viga) ou menos do valor 1. Normalmente ele é mantido em torno de 0,9. No exemplo foram obtidos os valores Considerações: para a coluna: 0,94 para a viga do pórtico: 0,61 a resistência à flexão já foi calculada anteriormente: A seção da viga poderia ser melhorada pela escolha de um perfil mais leve, com menos Mn = 9692 kNcm área e inércia de forma a se obter dimensionamento mais econômico. efeito combinado: Ao mesmo tempo deve ser verificado o Estado Limite de Utilização referente ao Nd M dx deslocamento horizontal do pórtico, que é + ≤ 1,0 φ t Nn φ b Mn x função das inércias das vigas e colunas, no sentido de se decidir sobre esta alteração. 9,3 5250 + = 0,61 < 1,0 0,9 × 42,6 × 25 0,9 × 9692 45
  46. 46. Projeto de Galpões3.12 Verificação do deslocamento lateral O deslocamento lateral do pórtico no nó 2, para a hipótese 2 de vento, que é a mais O estado limite de deformação horizontal significativa, pode ser calculado pelo métodopara edifício industrial, ocasionado pela ação dos esforços, através de tabela de integrais denominal de vento é de 1/400 a 1/200 da altura produtos:do edifício – ver anexo C da NBR 8800, tabela26. Fig. 38: Cálculo do deslocamento horizontal do pórtico O valor do deslocamento horizontal no nº 2 O deslocamento horizontal calculado dessaserá dado por (fig. 38) forma ou obtido através de computador é h = 2,4 cm 1 h 2,4 1 δ= EJ ∑M 0 M1 dl Nesse caso = = H 600 246com a somatória dos produtos das funções 1momento, estendida a todas as barras da valor próximo de , o limite máximo. 200estrutura e levando-se em conta os seus sinais. Nesse caso, as inércias do pórtico não serão alteradas, em atendimento ao estado limite de utilização. 46
  47. 47. 3.13 Placas de base, chumbadores e Os esforços verticais de arrancamento são barras de cisalhamento absorvidos através da tração nos chumbadores solidários à placa de base.A- Solicitações de Cálculo De acordo com os esforços atuantes nas bases das colunas, são as seguintes as Os esforços horizontais podem ser solicitações de cálculo: resistidos apenas pelo atrito entre a placa de base e o concreto de enchimento, desde N = 28,2 kN (compressão que os esforços na coluna sejam somente  na coluna )  de compressão. Nesse caso o coeficiente1,3pp + 1,4 sc:  de atrito pode ser considerado até 0,4 para H = 6,2 kN (esforço  cálculo da força resistente. A alternativa  horizontal) mais comum é projetar-se barra de N = −20,5 kN (arrancamen to cisalhamento para absorção destes  esforços, conforme fig. 39.  na coluna )1,0pp + 1,4 v:  H = 12,8 kN (esforço   horizontal)B – Considerações: A placa de base é do tipo “rotulado”, de modo a transmitir apenas esforços verticais de compressão ou arrancamento e esforços horizontais. Os esforços verticais de compressão são absorvidos através de compressão direta da placa sobre o concreto. Fig. 39: Absorção dos esforços pela base 47
  48. 48. Projeto de Galpões Fig. 40: Placa de base Finalmente, para que a placa de base possa Distância real conforme o croqui: ser considerada como rotulada, os chumbadores deverão ser posicionados o mais próximo possível entre si, de forma a 50mm > 32mm, ok. não impedir de maneira apreciável, a rotação da coluna com relação ao topo da fundação. • Verificação de pressão da placa de base sobre o concreto Entre o topo da fundação e o fundo da placa de base é deixado um espaço mínimo de 25mm para enchimento com argamassa. • Considerações: A sua função é transmitir para as fundações fck do concreto: 18MPa = 1,8 kN/cm2 os esforços de compressão da placa de base; por este motivo a abertura para dimensões do bloco de concreto: enchimento deve ser tal que permita o 500mm x 500mm completo preenchimento do espaço com argamassa, sem vazios ou falhas. pressão de cálculo da placa de base: 28,2 p= = 0,04 kN / cm 2C – Cálculo da Placa de Base 20 × 32 • Disposições construtivas: Resistência de cálculo do concreto sob a placa (NBR 8800, item 7.6.1.4) Distância entre centros de furos (NBR 8800, item 7.3.6) considerando chumbadores com d = 19mm, A2 R n = 0,7f ck ≤ 1,40 fck 3 x d = 3 x 19 = 57mm < 100mm, ok A1 Distância entre o centro do furo à borda da placa: (NBR, item 7.3.7) A2 = área efetiva da superfície de concreto = Distância mínima, considerando a placa 50 x 38 cortada com serra ou tesoura: 32mm A1 = área da placa de base = 20 x 32 48
  49. 49. Fig. 41: Pressão da placa sobre o concreto 50 × 38 Ela será considerada engastada sob o apoioR n = 0,7 × 1,8 = da alma e simplesmente suportada sob os 20 × 32 flanges; o bordo livre não é apoiado = 2,17 kN/cm2 < 1,4 fck, ok (fórmulas por Stress And Strain, 4ª Edição, pág. 227).φRn = 0,7 x 2,17 = 1,52 kN/cm2a pressão de cálculo, p = 0,04 kN/cm2, émuito menor que a resistência de cálculo, a 281 = = 2,8φRn = 1,52 kN/cm2 b 100• Flexão da placa de base devido à β compressão no concreto: momento fletor de cálculo M d = p b2 6A espessura da placa de base será para faixa de 1 cm de chapa.considerada 12mm; Fig. 42: Flexão da placa devido à compressão 49

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