A3 - Estruturas de Madeira e Metálicas

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Centro Universitário UNA
Campus Conselheiro Lafaiete
Engenharia Civil
Avaliação A3
UC: Estruturas de Madeira e Estruturas Metálicas
Acadêmicos:
Fábio Vinícius Fideliz - 319120161;
Larissa Duarte Alves Barbosa - ;
Matheus Lucas Moreira Lana - ;
Samara Aparecida de Faria Miranda - ;
Robison Quirino Guimarães - ;
Docentes:
Livia Lane Ferreira dos Santos;
Harley Francisco Viana.
Conselheiro Lafaiete (MG)
05 de Dezembro de 2022
1) Tarefa do Projeto A3:
Dimensionar os elementos estruturais da cobertura de um galpão comercial que será
feito de madeira e os componentes estruturais, vigas e pilares, do térreo e do mezanino que
serão feitos em aço ASTM A36. As dimensões dos elementos estruturais são do grupo 3,
com largura de 18 metros e comprimento de 34 metros, sendo que a madeira utilizada é do
tipo C30/Conífera.
2) Dados:
3) Resolução:
A) Faça o lançamento estrutural das tesouras, vigas e pilares, para isso utilize o
AutoCAD. Preocupe-se com os vãos entre os pilares e vigas e com os comprimentos
das barras da treliça/tesoura. As dimensões das seções transversais serão
avaliadas em outro item.
(Adicionar o desenho em CAD aqui)
Medidas:
Largura = 18 m
Comprimento = 34 m
Distância entre Pórticos = 3,61 m
Quantidade de Pórticos = 9
Quantidade de Nós da treliça = 7
B) Determine as cargas devido ao vento no galpão. Na especificação da altura total do
galpão, desprezar a espessura da laje.
● Dados Geométricos
b = 18,00 m
a = 34,00 m
b1 = 2 * h
b1 = 2 * 6,15
b1 = 12,30m
b1 = b/2
b1 = 18,00/2
b1 = 9,00m
Adota-se o menor valor, portanto: b1 = 9,00 m
a1 = b/3
a1 = 18,00/3
a1 = 6,00m
a1 = a/4
a1 = 34,00/4
a1 = 8,50m
Adota-se o maior valor, porém:
a1 <= 2 * h
2 * 6,15 = 12,30 m
Portanto: a1 = 8,50 m
a2 = (a/2) - a1
a2 = (34,00/2) - 8,50
a2 = 8,50 m
h = 6,15 m
h1 = 4,39 m
ß = 26,00 °
d = 3,61 m
● Área das aberturas
Fixas
Face A1 = 0,00 m²
Face A2 = 0,00 m²
Face A3 = 0,00 m²
Face B1 = 0,00 m²
Face B2 = 0,00 m²
Face B3 = 0,00 m²
Face C1 = 0,00 m²
Face C2 = 0,00 m²
Face D1 = 0,00 m²
Face D2 = 0,00 m²
Móveis
Face A1 = 0,00 m²
Face A2 = 0,00 m²
Face A3 = 0,00 m²
Face B1 = 0,00 m²
Face B2 = 0,00 m²
Face B3 = 0,00 m²
Face C1 = 0,00 m²
Face C2 = 0,00 m²
Face D1 = 0,00 m²
Face D2 = 0,00 m²
Velocidade básica do vento
Vo = 35,00 m/s
Fator Topográfico (S1)
Terreno plano ou fracamente acidentado
S1 = 1,00
Fator de Rugosidade (S2)
Categoria III
Classe B
Parâmetros retirados da Tabela 2 da NBR 6123/88 que relaciona Categoria e Classe
b = 0,94
Fr = 0,98
p = 0,10
S2 = b * Fr *(z/10)exp p
S2 = 0,94 * 0,98 *(10,54/10)exp 0,10
S2 = 0,93
Fator Estático (S3)
Grupo 2
S3 = 1,00
Coeficiente de pressão externa
● Paredes:
Vento 0°
Vento 90°
● Telhado:
Vento 0°
Vento 90°
Cpe médio = -0,92
Coeficiente de pressão interno
Cpi 1 = -0,30
Cpi 2 = 0,00
Velocidade Característica de Vento
Vk = Vo * S1 * S2 * S3
Vk = 35,00 * 1,00 * 0,93 * 1,00
Vk = 32,42 m/s
Pressão Dinâmica
q = 0,613 * Vk²
q = 0,613 * 32,42²
q = 0,64 kN/m²
Esforços Resultantes
Vento 0° - Cpi = -0,30
Vento 0° - Cpi = 0,00
Vento 90° - Cpi = -0,30
Vento 90° - Cpi = 0,00
C) Calcular a carga permanente na qual a estrutura está submetida.
Dados:
Pgt = 0,1 kN/m2 (peso próprio da tesoura);
Pgc = 0,67 kN/m2 (chapas de fibrocimento + caibros + absorção de água);
Pgterças = 0,08 kN/m.
Carga acidental de Pq= 0,3 kN/m2 (uso e ocupação);
Carga de vento de Pw= kN/m (vento de sobrepressão)
1° Passo: Transformação de cargas distribuídas em cargas:
Peso Próprio da Tesoura:
Pgt’ = 0,1 KN/m2
𝑃𝑔𝑡 = 𝑃𝑔𝑡' × 𝐷𝑝 × 𝑙
Onde:
𝐷𝑝 = 𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑜𝑠 𝑝ó𝑟𝑡𝑖𝑐𝑜𝑠;
𝑙 = 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑔𝑎𝑙𝑝ã𝑜.
𝑃𝑔𝑡 = 0, 1 × 3, 61 × 18
𝑃𝑔𝑡 = 6, 498 𝐾𝑁
𝑄𝑡𝑟 = 𝑃𝑔𝑡 ÷ 𝑄𝑛ó𝑠
Onde:
𝑄𝑡𝑟 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑑𝑎𝑠 𝑇𝑟𝑒𝑙𝑖ç𝑎𝑠
𝑄𝑛ó𝑠 = 𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑛ó𝑠 𝑑𝑎 𝑇𝑟𝑒𝑙𝑖ç𝑎
𝑄𝑡𝑟 = 6, 498 ÷ 7
𝑄𝑡𝑟 = 0, 928 𝐾𝑁
Peso Próprio das Chapas + Caibros + Absorção de Água:
𝑃𝑔𝑐 = 𝑃𝑔𝑐' × 𝐷𝑝 × 𝑙
𝑃𝑔𝑐 = 0, 67 × 3, 61 × 18
𝑃𝑔𝑐 = 43, 537 𝐾𝑁
𝑄𝑐 = 𝑃𝑔𝑐 ÷ 𝑄𝑛ó𝑠
Onde:
𝑄𝑐 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎𝑠 + 𝑐𝑎𝑖𝑏𝑟𝑜𝑠 + 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟çã𝑜 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎.
𝑄𝑐 = 43, 537 ÷ 7
𝑄𝑐 = 6, 22 𝐾𝑁
Peso Próprio das Terças:
𝑃𝑔𝑡𝑒𝑟ç𝑎𝑠 = 𝑃𝑔𝑡𝑒𝑟ç𝑎𝑠' × 𝐷𝑝
𝑃𝑔𝑡𝑒𝑟ç𝑎𝑠 = 0, 08 × 3, 61
𝑃𝑔𝑡𝑒𝑟ç𝑎𝑠 = 0, 289 𝐾𝑁
Carga Acidental:
𝑃𝑞 = 𝑃𝑞' × 𝐷𝑝 × 𝑙
𝑃𝑞 = 0, 3 × 3, 61 × 18
𝑃𝑞 = 19, 494 𝐾𝑁
𝑄𝑎 = 𝑃𝑞 ÷ 𝑄𝑛ó𝑠
Onde:
𝑄𝑎 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙.
𝑄𝑎 = 19, 494 ÷ 7
𝑄𝑎 = 2, 785 𝐾𝑁
2° Passo: Combinações de Ações:
Cargas Permanentes:
𝑁𝑔 = 𝑃𝑔𝑡 + 𝑃𝑔𝑐 + 𝑃𝑔𝑡𝑒𝑟ç𝑎𝑠
𝑁𝑔 = 0, 928 + 6, 22 + 0, 289
𝑁𝑔 = 7, 44 𝐾𝑁
Onde:
𝑁𝑔 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒.
Carga Acidental:
𝑄𝑎 = 2, 785 𝐾𝑁
Combinação de Ações:
𝑁𝑔 ÷ (𝑁𝑔 + 𝑄𝑎)
7, 44 ÷ (7, 44 + 2, 785)
7, 44 ÷ 10, 225
0, 73 ⇒ 𝐺𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒 𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒
● Carga acidental como principal:
𝑁𝑑 = 1, 4 × 7, 44 + 1, 4 × 2, 785
𝑁𝑑 = 14, 315 𝐾𝑁
D) Utilize o Ftool para determinar os esforços em cada uma das barras. Ilustrar a
estrutura carregada e apresentar os diagramas de esforços internos nas barras.
Barra Força Esforço
E) Dimensionamento:
Para a tesoura os banzos superior e inferior deverão possuir a mesma seção, o
mesmo critério deverá ser utilizado para as diagonais e montantes, ou seja, o aluno deverá
dimensionar apenas três barras da mencionada treliça (banzo, montante e diagonal).
Pelo desconhecimento das ligações: considerar área útil para peças tracionadas =
80% da área bruta da peça. Utilizar as dimensões comerciais ou padronização PB-5 de
peças de madeiras serrada, conforme a tabela A.2.1. (Livro: Pfeil: Dimensionamento de
Estrutura de Madeira).
Conferir o índice de esbeltez das peças e dimensões mínimas.
F) Determinar as cargas atuantes na laje do mezanino.
G) Fazer o pré-dimensionamento e o dimensionamento da viga secundária com maior
solicitação. Utilize o ábaco da Figura 1.
H) Dimensionar o pilar com maior solicitação à compressão simples. Utilize o ábaco da
Figura 2 para o pré-dimensionamento.
I) Representação do projeto final com todas as dimensões.