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Aço

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05/03/13
Estruturas de Aço I - ENG1220
Prof. Sebastião Andrade
G1: 18/04
G2: 20/06
G3: (Trab + G2)/2
G4: 27/06
G > 5 e MF > 6
NBR 8800
Trabalhos:
- grupo de 2
Programas
- Ftool
- Sap2000
- Robot
- XSteel
- Cypecad
07/03/13
Trabalho:
- Edifício industrial
B
A
b Vão (L)
1 2 3
nb
1) alguém tem os meios (R$) para a execução da obra
2) arquitetos e engenheiros fazem estudo inicial e anteprojeto, forma,
legislação e layout.
2.1 - funcionalidade
2.2 - segurança
2.3 - econômico (menor custo)
2.4 - estética
3) o projetista avalia sistemas estruturais
possíveis -> fundação, fabricação,
transporte, montagem, etc.
4) o projetista verifica as condições de segurança ( estados limites) e
serviciabilidade (flechas, vibração, cargas reais atuando na estrutura)
5) desenhos
5.1 Projetista - executivo
5.2 Fabricante - desenho de fabricação
6) o projetista deve acompanhar o processo de fabricado e montagem
- todo material usado deve ter um certificado
Pé direito
N.A.=0.0
4) principal parte do processo
4.1 avaliação das ações -> cargas
- permanentes γg (Peso próprio G)
- variáveis γq ( vento, sobrecarga de ocupação,
sobrecarga de utilização)
- excepcionais
4.2 analise estrutural -> Ftool
4.3 dimensionamento ou verificação de barras e
ligações
Estados limites (probabilidade de ruína):
Solicitação Ruína Resistência
Sn
F
Rn
ΦRn >= γSn
Critério de projeto nos
estados limitesQ telhado = 0,25 KPa
q serviço
W1 W2
12/03/13
Grupo 9
Renan Salvate Campos
Eduardo Lefebvre
Vão da estrutura: 25 m
Número de vãos x distancia entre pilares: 5 x 12 m
Pé direito: 12 m
Sobrecarga de serviço: 0.35 kPa
Ligações: parafusadas
Telhado: duas águas
- avaliação das cargas (com vento) 05/04
- dimensionamento das barras tracionadas 25/04
- dimensionamento de pecas comprimidas 23/05
- dimensionamento de terças, contraventamento, placas
de base e chumbadores: 07/06
- lista e materiais, detalhamentos e entrega final 18/06
Cargas
Cargas podem ser Permanentes (G), Variáveis (Q),
Excepcionais (E).
Ex.: Torre de água
W=40kN Q=300kN 2m
2m
6m
G1=40kN
Carga da água = Q = 300 kN
Carga de vento = W = 40 kN
Carga do peso = G1 = 40 kN
4 m
4m
20 kN
20 kN
Por plano estrutural:
20kN
150 kN
20kN
10kN 10kN 75kN 75kN
10kN 10kN
1) qual a máxima composição nas bases?
2) qual a máxima tração nas bases?
3) qual a carga máxima no solo
γ Peso próprio =1,4
γ Carga água = 1,5
γ Vento = 1,4
20 x 6 - F x 4 = 0
F = 30 kN
1) considerando as ações principais
1- reservatório cheio como ação principal
Nd = 1,3 G + 1,5 Q + ψ0 1,4 W = 1,3 x 10 + 1,5 x 75 + 0,6 x 1,4 x 30 = 150,7
2- vento como ação principal
Nd = 1,3 G + 1,4 W + ψ0 1,5 Q = 1,3 x 10 + 1,4 x 30 + 0,7 x 1,5 x 75 = 133,7
O design de projeto fatorado (Nd) é maior nesse caso com o reservatório como
ação principal. Nd = 150,7
2) Encontrar a máxima tração (Tr)
São levadas em consideração somente as cargas permanentes, como o
reservatório pode estar vazio, essa carga não é levada em conta.
A carga permanente é favorável, logo o coeficiente da tabela é (1,0)
Td = 1,4 x W + 0 x 1,5 x Q + 1,0 x (-10) = 32 kN
Tração = Tr = Área da barra (Ag) x resistência (Fy) / 1,10
Ag = 32 x 1,10 / Fy (0,25 kN/mm² ) = 140,8 mm²
É preciso duas barras para a área necessária
φ 10 -> A = π x 10² / 4 = 78,5
2 φ 10 satisfazem a necessidade para o chumbador
2 φ 10
Groute
3) encontrar a carga máxima no solo
O solo não trabalha com estados limites, utiliza as
cargas nominais. Todos os coeficientes são 1,0.
N = 1,0 x (G1+G2) + 1,0 x (Q) + 1,0 x (W)
N = 1,0 x (10+32) + 1,0 x 75 + 1,0 x 30
N = 147 kN
σSolo = 14.700 kg / 100 cm x 100 cm = 1,47 kg/cm²
G2 = 32
1,28 m
Base 1,0 m x 1,0 m
14/03/13
Ex.:Ex.: estacionamento
15 m
4 m
3 m
3 m
Telhas de SteelDeck
MF-75 (Metaform)
75 mm
65 mm
Cargas:
- peso próprio (PP) concreto = 250 kN/m² = 2,5 kPa
- peso próprio (PP) vigamento = 0,3 kPa
- impermeabilização + proteção = 200 kg/m² = 2,0 kPa
- Sobrecarga de serviço = 0,5 kPa
1,3G + 1,5Q = 1,3 (4,8) + 1,5 (3,0+0,5) = 11,5 kN/m²
Na viga: qd = 11,5 x 3 [m] = 34,5 kN/m
Carros: Q = 3,0 kPa
qd = 34,5 kN/m
Md
Md = (34,5 x 15²)/8
Md = 970 kN/m
Vd = q.x/2
X = 15 m
259
259
Coeficiente de desfatoração (CD):
Para carga nominal
CD = 11,5 / ( 4,8 + 3,5 ) = 1,386
* tubos: tuper.com.br
19/03/2013
Ex. Ponte rolante
- tabela vastec
Vastec.com.br
20 m
8 m
⬇ 10 Ton
5070 mm
4100 mm
⬆ 98,5 98,5⬆
F = 1450 mm
- impacto + 20 %
- fator de seg 1,5
Rd = 98,5 . 1,2 . 1,5 = 177,3 kN
Mdx = 402,7 kN.m
8 m
⬇ 221,6 ⬇
- calculo das flechas:
Cargas nominais
δMax = vão / 600 = 13,3 m
* cálculos pelo Ftool na folha dada
Ex.
Q = 30 kN/m
G = 10 kN/m
10 m
16 m
A
B
W = 35 kN➡
$
%
&
$ W610 x 140
% W610 x 174
& W610 x 140
Pede-se os esforços de projeto na barra AB
29,4 kN➡
58 kN/m
h
H* ➡
Cargas: ( 1,3G + 1,5Q + ψ.1,4.W)
Vertical = 1,3 . 1,0 + 1,5 . 30 = 58 kN/m
Horizontal = 0,6 . 1,4 . 35 = 29,4 kN/m
H* é a força Nocional (perturbação de equilíbrio)
H* = 0,003 . ( ΣFv) = 0,003 . (58 . 16) = 0,003 . 928 = 2,78
Onde ΣFv são as foças que entram no pavimento.
Temos que encontrar um H para fazer um binário com H*
H = (ΣFx . Δ)/n.10000 onde Δ é a deformação de H* e n o número de colunas
São duas colunas resistentes, logo (29,4 + 2,78) / 2 = 16,09
Δ0 = P . h^3 / 3 EI = 16,09 . 10000^3 / 3 . 200000 . 1126,9.10^6 = 23,8 mm
H0 = 928 kN . 23,8 mm / 2 colunas . 10000 = 1,10 kN
Recalcula Δ e H com P sendo 16,09 + H0, ate a diferença entre H's ser no
milésimo.
Δ2 = 25,56 mm H2 = 1,186 kN
H = 16,09 + 1,186 = 17,276 kN
Esforços de 1ª ordem: 169 kNm Esforços de 2ª ordem: 173 kNm
Classificação de deslocabilidade: β2 = Δ2ª ordem / Δ1ª ordem = 1,074
β <= 1,10 pequena deslocabilidade (aceitável)
1,10 < β <= 1,40 media deslocabilidade
β > 1,4 grande deslocabilidade (necessária analise de 2ª ordem)
21/03/13
Ex. Prédio com 3 pavimentos
43 kN/m
58 kN/m
W2 = 8,4 kN ➡
W1 = 29,4 kN ➡
H2* = 2,08 kN ➡
H1* = 2,78 kN ➡
10 m
4 m
2 pav:
Q = 20 kN/m e G = 10 kN/m
1,3 . 10 + 1,5 . 20 = 43 kN/m
No caso de da pavimentos o Δ da força Notional
do 2º pavimento é dado pela diferença entre o
deslocamento do 2º e do 1º:
Δ1
Δ2 Df
⬆ N1
⬅ H1
⬇ N1
➡ H1
Δ1 Δ2-Δ1⬇ H2
➡ N2
⬆ N2
⬅ H2
ΣF1 = 928 kN
ΣF2 = 688 kN
Cargas:
1,3 G + 1,5 Q + 1,4 . 0,6 . W
Com esses valores descobre os carregamentos em cada
pavimento.
Cargas Notional:
As cargas Notional dependem das cargas que entram na
estrutura:
H1* = 0,003 . 928 = 2,78 kN
H2* = 0,003 . 688 = 2,06 kN
Analise de 2ª ordem: Ftool
Δ1 = 21,53
Δ'2 = 22,75
Δ2 = Δ'2 - Δ1 = 1,32
H1 = (688 + 928) . 21,53 / 40000 = 3,48
H2 = (688) . 1,32 / 10000 = 0,23
H1 e H2 entram no meio da estrutura e recalcula o
deslocamento
H2 ➡
H1➡
2ª interação
Δ1 = 23,19
Δ'2 = 24,71
Δ2 = Δ'2 - Δ1 = 1,52
H1 = (688 + 928) . 23,19 / 40000 = 3,75
H2 = (688) . 1,52 / 10000 = 0,26
3ª interação
Δ1 = 23,32
Δ'2 = 24,85
Δ2 = Δ'2 - Δ1 = 1,53
H1 = (688 + 928) . 23,32 / 40000 = 3,77
H2 = (688) . 1,53 / 10000 = 0,26
Os valores de H da 2ª e 3ª foram semelhantes, estrutura
estabilizada.
Calculo de B2:
B2 = Δ2ª ordem/ Δ1ª ordem = 24,85 / 22,75 = 1,09
Coluna rígida!
Ex. Caso Thiago e Daniele
Massa do casal = 150 kg
7,70 m 7,70 m
1,0 m
⬇ P = 50 kN
Cabo:
A = 11,12 mm²
E = 10 000 N/mm²
T = P/2cosθ
Δ = N.L/E.A
Equilibrio
Ao contrario dos pilares, a deformação real no caso de
tração é menor que a de calculo.
26/03/2013
Materiais
Aço comum de construção
fy = tensão limite de escoamento - barras
fu = tensão limite ultima - ligações