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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS CAMPUS GOIÂNIA BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL JORDANA PORTILHO NEVES ESTRUTURAS DE MADEIRA PROJETO DE UMA PONTE TRELIÇADA FERROVIÁRIA DE MADEIRA Goiânia Maio/ 2019 1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS SUMÁRIO SUMÁRIO ............................................................................................................................................. 1 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 2 1.1 Propriedades físicas da madeira ................................................................................................ 2 1.2 Necessidade das pontes ferroviárias .......................................................................................... 2 2 PROPRIEDADES DE RESISTÊNCIA E RIGIDEZ DA MADEIRA........................................... 2 2.1 Coeficiente de modificação (Kmod) .............................................................................................. 4 2.2 Coeficiente de ponderação (γw) .................................................................................................. 6 3 AÇÕES EM PONTES DE MADEIRA ............................................................................................. 6 3.1 Cargas permanentes .................................................................................................................... 6 3.2 Cargas variáveis .......................................................................................................................... 6 4 ESTRUTURA DA PONTE ................................................................................................................ 8 4.1 Tipo de ponte ............................................................................................................................... 8 4.2 Vãos .............................................................................................................................................. 8 5 POSICIONAMENTO TRANSVERSAL DO VEÍCULO-TIPO .................................................... 9 6 ESFORÇOS MÁXIMOS PARA CADA POSIÇÃO ..................................................................... 11 7 COMBINAÇÕES E AÇÕES EM PONTES DE MADEIRA E CLASSE DE RESISTÊNCIA . 20 7.1 Combinações .............................................................................................................................. 20 7.1.2 Combinações de longa duração (Estados limites de serviço).............................................. 21 7.2 Classes de resistência ................................................................................................................ 22 7.3 Cálculos de combinações .......................................................................................................... 22 9 VERIFICAÇÃO DE FLECHA ....................................................................................................... 25 10 TRELIÇA ........................................................................................................................................ 29 10.1 Cálculo dos esforços ................................................................................................................ 29 10.2 Verificação da segurança das colunas ................................................................................... 37 11 DESENHO ESQUEMÁTICO DAS PEÇAS ................................................................................ 43 12 ORÇAMENTO ............................................................................................................................... 50 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA ................................................................................................ 53 2 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 1 INTRODUÇÃO 1.1 Propriedades físicas da madeira É essencial conhecer as propriedades físicas da madeira, pois elas podem influenciar significativamente o desempenho e resistência da madeira utilizada estruturalmente. A madeira específica para a realização desse trabalho será a Catiúba. Os valores médios de resistência e módulo de deformação longitudinal, para U= 12%, da madeira dicotiledônea Catiúba (Qualea paraensis) nativa e de florestamento, de acordo com a NBR 7190 (ABNT, 1996) são respectivamente: ρap(12%) = 1221 kg/m³ fc = 83,8 MPa ft = 86,2 MPa ftn = 3,3 MPa fv = 11,1 MPa Ec = 19426 MPa Onde: ρap(12%) = Ma ρap(12%) = massa específica aparente a 12% de umidade fc = resistência à compressão paralela às fibras. ft = resistência à tração paralela às fibras. ftn = resistência à tração normal às fibras. fv = resistência ao cisalhamento. Ec = módulo de elasticidade longitudinal obtido no ensaio de compressão paralela às fibras. 1.2 Necessidade das pontes ferroviárias É essencial conhecer as propriedades físicas da madeira, pois elas podem influenciar significativamente o desempenho e resistência da madeira utilizada estruturalmente. 2 PROPRIEDADES DE RESISTÊNCIA E RIGIDEZ DA MADEIRA As propriedades físicas da madeira a serem levadas em conta para o dimensionamento de peças estruturais são: a densidade, utilizada na determinação do peso próprio do 3 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS madeiramento da estrutura (pode ser a aparente); a resistência, obtidos em ensaios de caracterização de corpos de prova realizados em laboratório obtendo a máxima tensão que pode ser aplicada, ou fornecidos pela norma brasileira de estruturas de madeira; a rigidez ou módulo de elasticidade, onde determina o comportamento na fase elástico-linear nas direções paralela (E0) e normal (E90) às fibras e umidade, capaz de alterar as propriedades de resistência e elasticidade da madeira. Por isso, essas propriedades devem ser ajustadas em função das condições ambientais onde permanecerão as estruturas. Este ajuste é caracterizado através da classe de umidade da madeira a 12% de umidade, segundo a norma da NBR 7190 (ABNT, 1997) apresentados na tabela 2.1. Deve-se fazer a correção da umidade da madeira se caso ela apresentar um teor de umidade diferente de 12%. Tabela 2.1 – Classes de umidade A madeira tipo catiúba será provinda do Estado de Mato Grosso do Sul. Segundo o banco de dados da Secretaria de Estado de Meio Ambiente do Mato Grosso do Sul (CEMTEC/MS-Semagro) no mês de Abri/2019, a umidade máxima relativa do ambiente foi de 76,71 % enquadrando-se na Classe 3 de umidade com 18 % de umidade de equilíbrio da madeira. Adotar-se à classe 2 para essa umidade, pois é um valor que varia muito dependendo do mês levantado. As tabelas 2.2 e 2.3 apresentam as propriedades das classes de resistência estabelecidas pela NBR 7190 (ABNT, 1997), para as coníferas e as dicotiledôneas, respectivamente. Tabela 2.2 – Classes de resistência das coníferas (Fonte NBR 7190:1997) Classe de umidade Umidade relativa do ambiente (U amb) Umidade de equilíbrio da madeira (Ueq) 1 ≤ 65 % 12% 2 65 % < U amb ≤ 75 % 15% 3 75 % < U amb ≤ 85 % 18% 4 U amb > 85 % durante longos períodos ≥ 25 % Classe Fcok (MPa) fvk (MPa) Ec0,m (MPa) ρbas,m (kg/m³) ρaparente (kg/m³) C 20 20 4 3500 400 500 C 25 25 5 8500 450 550 C 30 30 6 14500 500 600 Coníferas (Valores na condição padrão de referência U = 12 %) 4 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIAE TECNOLOGIA DE GOIÁS Tabela 2.3 – Classes de resistência das dicotiledôneas (Fonte NBR 7190:1997) 2.1 Coeficiente de modificação (Kmod) O coeficiente de modificação (Kmod) é obtido a partir da multiplicação de três coeficientes de modificações (Equação 1) referentes as propriedades da madeira. Kmod = Kmod,1 . Kmod,2 . Kmod ,3 (1) O coeficiente de modificação Kmod,1 (Tabela 2.4) leva em conta a classe de carregamento e o tipo de material empregado. O coeficiente Kmod,2 leva em conta a classe de umidade e o tipo de material empregado (Tabela 2.5). Para madeiras submersas, o Kmod,2 irá possuir um valor de 0,65. O Kmod,3 leva em conta a categoria da madeira utilizada. Para madeira de primeira categoria, ou seja, aquela que passou por classificação visual para garantir a isenção de defeitos e por classificação mecânica para garantir a homogeneidade da rigidez, o valor de Kmod,3 é 1,0. Caso contrário, a madeira é considerada como de segunda categoria e o valor de Kmod,3 é 0,8 (Tabela 2.6). Tabela 2.4 – Valores de Kmod,1 (Fonte: NBR 7190:1997) 5 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Tabela 2.5 – Valores de Kmod,2 (Fonte NBR 7190:1997) Tabela 2.6 – Valores de Kmod,3 (Fonte NBR 7190:1997) Portanto, o módulo de elasticidade na direção paralela as fibras foi calculado de acordo com a Equação 2. Ec ef = Kmod = Kmod,1 . Kmod,2 . Kmod,3 . Ec (2) Para a madeira Catiúba será considerado os seguintes coeficientes de modificação: Kmod,1 = Considerar madeira serrada com carregamento média duração = 0,8 Kmod,2 = A madeira encontra-se com umidade por volta de 75 %, portanto ela se enquadra na classe 2 de acordo com as tabelas 2.1 e 2.5. Dessa forma, o coeficiente será de 1,0 para madeiras serradas, conforme já definido anteriormente. Kmod,3 = A madeira se enquadra no tipo dicotiledônea de segunda categoria (Tabela 2.6). Obtém-se então um K mod,3 de 0,8. Portanto tem-se que, Kmod = Kmod,1 . Kmod,2 . Kmod,3 = 0,8 . 1,0 . 0,8 = 0,64 Dessa forma, Ec ef = Kmod = Kmod,1 . Kmod,2 . Kmod,3 . Ec = 0,64 . 19426 MPa = 12432,64 MPa 6 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 2.2 Coeficiente de ponderação (γw) ELU (Estado Limite Último) = varia de acordo com a solicitação: - Compressão paralela às fibras: γwc = 1,4 - Tração paralela às fibras: γwt = 1,8 - Cisalhamento paralelo às fibras: γwv = 1,8 ELS (Estado Limite de Serviço) = Adota-se o valor básico de γw = 1,0. 3 AÇÕES EM PONTES DE MADEIRA As propriedades físicas da madeira a serem levadas em conta para o dimensionamento de peças estruturais são: a densidade, utilizada na determinação do peso próprio do madeiramento da estrutura (pode ser a aparente); a resistência, obtidos em ensaios de caracterização. 3.1 Cargas permanentes São constituídos dos pesos próprios dos elementos estruturais: A madeira catiúba, que apresentou umidade 75 % (Classe 2). 3.2 Cargas variáveis Ações que atuam em função da utilização da construção (pessoas e veículos). A ponte é classificada através do veículo tipo cujo modelo de carregamento foi dado por meio da Figura 3.1. O vagão do tipo HFT normalmente utilizado para transporte de grãos. De acordo com a altura e a largura do vagão (Figura 3.1), a largura e altura da treliça serão definidas. Portanto, a treliça possuirá uma altura de 6,00 m e uma largura de 3,5 m. A bitola (distância entre centroide dos trilhos) é a chamada “bitola métrica”, ou seja, igual a 1000 mm. Os valores apresentados na Figura 3.2 são os valores característicos das cargas por eixo do vagão. Estas cargas deverão ser multiplicadas pelos fatores de majoração nas combinações adequadas, de acordo com o Método dos Estados Limites. Figura 3.1 – Desenho e dados do vagão que será adotado como carga variável para dimensionamento da ponte 7 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Figura 3.2 – Vagão que será adotado como carga variável para dimensionamento da ponte: (a) vista e (b) esquema de cargas e espaçamento entre eixos A partir da distribuição transversal de cargas entre os elementos estruturais que compõem a superestrutura da ponte, pode ser obtido o trem-tipo. A disposição longitudinal do trem-tipo deve prever a situação mais desfavorável, desconsiderando carregamentos que reduzam solicitações. Adotaremos o vagão do trem no meio da estrutura para estabelecer os esforços atuantes (Figura 3.3) Figura 3.3 - Desenho esquemático da disposição crítica do trem-tipo (no centro da viga) 8 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 4 ESTRUTURA DA PONTE 4.1 Tipo de ponte A ponte será estruturada com treliça de madeira cujo formato da viga será pratt com tabuleiro inferior, apresentado na Figura 3.4. Figura 4.1 – Viga pratt com tabuleiro inferior 4.2 Vãos A ponte apresentará as seguintes dimensões: Vão (Comprimento) = 23,00 m Distância entre travessas = 4,60 m Bitola (distância entre trilhos) = 1,00 m 9 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Largura = 3,50 m Altura = 6,00 m Figura 4.2 – Desenho esquemático dos elementos de uma ferrovia Figura 5.2 – Desenho esquemático dos vãos da ponte A viga longitudinal apresentará as seguintes dimensões: Altura = 0,50 m Largura = 0,30 m Comprimento = 23,00 m A viga transversal apresentará as seguintes dimensões: Altura = 0,55 m Largura = 0,40 m Comprimento = 3,50 m 5 POSICIONAMENTO TRANSVERSAL DO VEÍCULO-TIPO Nas pontes ferroviárias de madeira possuem vigas longitudinais e transversais que ajudam a dissipar as cargas provindas do vagão do trem. O trem passará exatamente no local onde situar os trilhos. Foi escolhido então três posições mais críticas que o trem estará 10 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS posicionado. A Figura 5.1 ilustra o posicionamento transversal fixo do vagão e as Figuras 5.2, 5.3 e 5.4 mostram as três posições longitudinais escolhidas a qual o vagão será posicionado. As posições do trem são demonstradas por meio de cargas pontuais simbolizando suas rodas. Figura 5.1 – Posição 1.X.Y (onde X equivale ao número da posição da viga longitudinal e Y equivale a posição do momento atuante na viga longitudinal) do trem-tipo na viga transversal com cargas pontuais unitárias (valor genérico) Figura 5.2 – Posição 2 do trem-tipo na viga longitudinal – no centro de gravidade do vagão Figura 5.3 – Posição 3 do trem-tipo na viga transversal – com as rodas traseiras no final da viga Figura 5.4 – Posição 4 do trem-tipo na viga transversal – com duas rodas no centro da viga 11 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 6 ESFORÇOS MÁXIMOS PARA CADA POSIÇÃO Para o dimensionamento das vigas deve-se calcular o momento fletor e flecha à carga permanente e a acidental. O peso próprio das vigas longitudinais e transversais foi calculado através da equação 6.1. Peso próprio (por metro linear) = ρaparente.b.h (6.1) Em que b é a largura e h a altura da seção transversal das vigas, e ρaparente a densidade aparente da madeira. Dentro das ações permanentes, o peso estimado para as vigas foi calculado com base nas dimensões estimadas de seção transversal e na ρaparente fornecida pelo livro do Walter Pfeil (2003) para madeiras dicotiledôneas de classe C60 com peso aparente de ρap(12%) = 1221 kg/m³. Dessa maneira, em um metro quadrado há um peso de: Para vigas longitudinais: PP = ρap.b.h PP = (1221 kg/m³.0,5 m . 0,30 m . 9,81 m/s²)/1000 PP = 1,80 kN/m Para vigas transversais: PP = ρap.b.h PP = (1221 kg/m³ .0,55 m . 0,40 m . 9,81 m/s²)/1000 PP = 2,64 kN/m 12 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Inserindo o valor do peso próprio da madeira e o valor do peso do vagão dissipado nas suas rodas (122 KN cada roda), tem-se os seguintes momentos calculados através do programa Ftool. Posição 2: Os momentos máximos devido à carga permanente e a carga acidental foram de: M + = 78,2 KN.m M - = 75,00 KN.m Posição 1.2.28,0: 13 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 39,00 KN.m Posição 1.2.237,1: O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 300,4 KN.m Posição 1.2.0,5;0,2 (Atuando somente o peso próprio): O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 4,0 KN.m 14 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Posição 1.2.236,8: O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 300,0 KN.m Posição 1.2.28,2: O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 39,3 KN.m Posição 3: 15 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Os momentos máximos devido à carga permanente e a carga acidental foram de: M + = 105,4 KN.m M - = 84,4 KN.m Posição 1.3.11,1.36,6(Atuando somente o peso próprio): O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: 16 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS M + = 4,0 KN.m Posição 1.3.132,6: O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 169,8 KN.m Posição 1.3.168,3: O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 214,4 KN.m Posição 1.3.89,5: 17 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 115,9 KN.m Posição 1.3.186,7: O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 237,4 KN.m Posição 4: 18 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Os momentos máximos devido à carga permanente e a carga acidental foram de: M + = 96,6 KN.m M - = 77,7 KN.m Posição 1.4.7.3: O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 13,2 KN.m Posição 1.4.15,0 (Atuando somente o peso próprio): 19 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 4,0 KN.m Posição 1.4.150,4: O momento máximo devido à carga permanente e a carga acidental foi de: M + = 192 KN.m 20 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 7 COMBINAÇÕES E AÇÕES EM PONTES DE MADEIRA E CLASSE DE RESISTÊNCIA 7.1 Combinações Em relação a pontes de madeira as combinações geralmente são combinações últimas normais para os estados limites últimos e às combinações de longa duração para os estados limites de serviço. Nas combinações para os estados limites últimos, os coeficientes γG das ações permanentes (tabelas 7.1 e 7.2) ponderam os valores das ações para os efeitos favoráveis e desfavoráveis. Quando, nas ações permanentes, o peso próprio da estrutura é maior que 75% da totalidade das ações permanentes, devem ser considerados os valores de ponderação da tabela 7.1 (pequena variabilidade) e quando não, os da tabela 7.2 (grande variabilidade). Tabela 7.1 – Ações permanentes de pequena variabilidade (Fonte NBR 7190/97) Tabela 7.2 – Ações permanentes de grande variabilidade (Fonte NBR 7190/97) Nas combinações para os estados limites últimos, as ações variáveis são ponderadas através dos coeficientes γQ de acordo com a natureza da ação apresentada na tabela 7.3. 21 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Tabela 7.3 – Ações variáveis (Fonte NBR 7190/97) Quando houver mais de uma ação variável a ser considerada, deve-se ponderar a probabilidade de ocorrência simultânea das mesmas através dos valores de ψj da tabela 7.4. Tabela 7.4 – Fatores de combinação e de utilização - Síntese. (Fonte NBR 7190/97) 7.1.1 Combinações últimas normais (Estados limites últimos) ∑ ∑ (7.1) Onde representa o valor característico das ações permanentes, o valor característico da ação variável considerada como ação principal para a combinação considerada e , os valores reduzidos de combinação das demais ações variáveis, determinados de acordo com as Tabelas supracitadas. Em casos especiais, devem ser consideradas duas combinações referentes às ações permanentes: em uma delas, admite-se que as ações permanentes sejam desfavoráveis e na outra que sejam favoráveis à segurança. 7.1.2 Combinações de longa duração (Estados limites de serviço) As combinações de longa duração são consideradas no controle usual das deformações das estruturas. Nestas combinações, todas as ações variáveis atuam com seus valores correspondentes à classe de longa duração. Estas combinações são expressas por: ∑ ∑ (7.2) 22 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 7.2 Classes de resistência As classes de resistências das madeiras devem estar de acordo com a norma NBR 7190 (ABNT, 1997), conforme Tabela 7.5 para madeiras dicotiledôneas. Tabela 7.5 – Classes de resistência das dicotiledôneas A ponte desse trabalho será enquadrada na classe C60 7.3 Cálculos de combinações Para o dimensionamento das vigas, os valores de cálculo das ações momento fletor foram obtidos da combinação última normal seguindo as especificações da NBR 7190. Através da Equação 7.2 dimensionou-se as vigas longitudinais e transversais sem majorar as cargas para o cálculo do Md para verificação da deformada máxima. Através da Equação 7.1 dimensionou-se as vigas longitudinais e transversais majorando as cargas com coeficiente de valor 1,4 para o cálculo das tensões de flexão. 8 ETAPAS DE DIMENSIONAMENTO a) Propriedades mecânicas da madeira Catiúba (Qualea paraensis), nas condições de serviço especificadas Kmod = 0,64 Ec ef = 12432,64 MPa ρap(12%) = 1221 kg/m³ 23 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS fc = 83,8 MPa ft = 86,2 MPa ftn = 3,3 MPa fv = 11,1 MPa Ec = 19426 MPa Dessa forma, será determinado o valor da máxima carga a ser aplicada, considerando as limitações de tensões e de deformações. b) Tensões resistentes e módulo de elasticidade para as condições especificadas Kmod = 0,64 Fcd = (0,64 x 0,70 x 83,8) / 1,4 = 26,82 MPa Ftd = (0,64 x 0,70 x 86,2) / 1,8 = 12,87 MPa Fvd = (0,64 x 0,54 x 11,1) / 1,8 = 1,28 MPa Onde o valor de 0,70 corresponde a relação de fk/fm entre as resistências características e média, com esforço de compressão paralela às fibras. c) Propriedades geométricas da seção Área da seção: Viga longitudinal = 50 x 30 = 1500 cm²Viga transversal = 55 x 40 = 2200 cm² Módulo resistente da seção: Viga longitudinal = W = bh²/6 = 30 x 50²/6 = 12500 cm³ Viga transversal = W = bh²/6 = 40 x 55²/6 = 20166,68 cm³ Momento de Inércia: Viga longitudinal = I = bh³/12 = 30 x 50³/12 = 312500 cm 4 Viga transversal = I = bh³/12 = 40 x 55³/12 = 554583,33 cm 4 d) Combinação normal de ações em estados limites de projeto Já calculado no item anterior e) Esforços solicitantes de projeto 24 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Momento fletor nas seções estipuladas do vão: Já demonstradas e calculadas anteriormente f) Tensões de flexão σcd = σtd = Md/W (9.1) Verificação para a viga longitudinal (Posição 2): σcd = Md/W = 109,48 kN.m/12500 cm³ = 8,76 x 10 -3 MPa Condição de dispensa de verificação de tensões de flexão com flambagem lateral (NBR 7190): Onde l1 = distância entre pontos de contenção lateral e β M = (1/ 0,25 π) . [(h/b) 3/2 /sqrt (h/b – 0,63)] . (βE/1,4), sendo βE = 4,0. (8.1) Valores de β M são dados pela tabela 8.1. Tabela 8.1 – Valores de β M Portanto: l1/b = 4,6 m / 0,3 m = 15,33 < Ec ef / βM . fcd = 12432,64 MPa / 7,69 (calculado) . 26,82 MPa = 60,29 Atendida a condição, as tensões σcd e σtd são comparadas, respectivamente, às tensões resistentes fcd e ftd. σcd = σtd = 08,76 x 10 -3 MPa < fcd = 26,82 MPa Para o restante das vigas longitudinais e para as vigas transversais foi realizado o mesmo procedimento e obteve-se os seguintes dados (Tabelas 8.2 e 8.3). Tabela 8.2 – Tensões de flexão para as vigas longitudinais 25 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Tabela 8.3 – Tensões de flexão para as vigas transversais 9 VERIFICAÇÃO DE FLECHA Para as vigas em pontes ferroviárias de madeira, sugere-se que a flecha deva ser verificada considerando a seguinte condição: δlim = l/200 Para as vigas longitudinais, tem-se o seguinte valor de deformada limite: δlim = l/200 δlim = 4,6/200 * 100 = 2,3 cm Para as vigas transversais, tem-se o seguinte valor de deformada limite: δlim = l/200 δlim = 3,5/200 * 100 = 1,75 cm Com os dados obtidos no programa ftool de deformada máxima para cada momento aplicado, conclui-se que todos os valores de δ são menores que δlim. Posição 2: 3,118 mm Nomenclatura/Posição Mdmáx σcd l1/b β M Ec ef / βM . fcd (l1/b) < ou > (Ec ef / βM . Fcd) ? Tipo de Flexão 2 109,48 8,76 < Flexão Simples 3 147,56 11,80 < Flexão Simples 4 135,24 10,82 < Flexão Simples Seção 50x30 m 7,6915,33 60,30 Tensões de flexão para a vigas longitudinais Nomenclatura/Posição Mdmáx σcd l1/b (m) β M Ec ef / βM . fcd (l1/b) < ou > (Ec ef / βM . fcd) ? Tipo de Flexão 1.2.28,0 54,60 2,71 < Flexão Simples 1.2.237,1 420,56 20,85 < Flexão Simples 1.2.0,5.0,5 5,60 0,28 < Flexão Simples 1.2.236,8 420,00 20,83 < Flexão Simples 1.2.28,2 55,02 2,73 < Flexão Simples 1.3.11,1.36,6 5,60 0,28 < Flexão Simples 1.3.132,6 237,72 11,79 < Flexão Simples 1.3.168,3 300,16 14,88 < Flexão Simples 1.3.89,5 162,26 8,05 < Flexão Simples 1.3.186,7 332,36 16,48 < Flexão Simples 1.4.7,3 18,48 0,92 < Flexão Simples 1.4.15,0 5,60 0,28 < Flexão Simples 1.4.150,4 268,80 13,33 < Flexão Simples Tensões de flexão para a vigas transversais Seção 55x40 m 11,50 6,80 68,22 26 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Posição 3: 5,050 mm Posição 4: 0,51 cm Posição 1.2.28,0: 7,199e-001 mm Posição 1.2.237,1: 5,537 mm 27 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Posição 1.2.0,5;0,2 (Atuando somente o peso próprio): 7,481e-002 mm Posição 1.2.236,8: 5,530 mm Posição 1.2.28,2: 7,245e-001 mm Posição 1.3.11,1.36,6(Atuando somente o peso próprio): Posição 1.3.132,6: 3,130 mm 28 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Posição 1.3.168,3: 3,952 mm Posição 1.3.89,5: 2,137 mm Posição 1.3.186,7: 4,376 mm Posição 1.4.150,4: 3,540 mm 29 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 10 TRELIÇA 10.1 Cálculo dos esforços A treliça terá a seguinte configuração, de acordo com a Figura 10.1. Figura 10.1 – Treliça de madeira tipo viga pratt com tabuleiro inferior 30 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS As cargas que a treliça terá que aguentar será as reações de apoio das vigas transversais juntamente com seu peso próprio. Para o cálculo do peso próprio, utilizou-se a equação 6.1 para cada viga, e distribuiu- se seguindo o desenho da Figura 10.2, totalizando cerca de duas escoras (diagonais), duas linhas (pedaço do banzo inferior e do superior) e 1 pendural para cada força concentrada representada na figura. Figura 10.2 – Posição das vigas transversais através de forças pontuais Dessa forma, obteve-se os seguintes valores: Escoras: PP = ρap.b.h.Comp POSIÇÃO 2 e 3 - PP = (1221 kg/m³ .0,30 m . 0,50 m . 9,81 m/s² . 6,43)/1000 PP = 11,55 kN POSIÇÃO 4 - PP = (1221 kg/m³ .0,25 m . 0,50 m . 9,81 m/s² . 6,43)/1000 PP = 9,63 kN Pendural: PP = ρap.b.h.Comp POSIÇÃO 2 e 4 - PP = (1221 kg/m³ .0,50 m . 0,30 m . 9,81 m/s² . 6,00)/1000 31 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS PP = 10,78 kN POSIÇÃO 3 - PP = (1221 kg/m³ .0,20 m . 0,25 m . 9,81 m/s² . 6,00)/1000 PP = 3,59 kN Linha (Banzo inferior): PP = ρap.b.h.Comp PP = (1221 kg/m³ .0,55 m . 0,25 m . 9,81 m/s² . 4,60)/1000 PP = 7,58 kN Linha (Banzo superior): PP = ρap.b.h.Comp PP = (1221 kg/m³ .0,30 m . 0,18 m . 9,81 m/s² . 4,60)/1000 PP = 2,98 kN Para a treliça cuja posição do trem tipo na viga longitudinal será a Posição 2, obtem-se os seguinte esforços na viga, somando-se com o peso próprio: Na viga do banzo superior: (0,25 x 2,98 kN) = 0,75 kN (0,5 x 2,98 kN) = 1,49 kN Nas vigas transversais: 32,6 kN + (0,5 x 11,55 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,25 x 7,58 kN) = 51,05 kN 241,7 kN + (1,0 x 11,55 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 267,82 kN 4,6 kN + (1,0 x 11,55 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 30,72 kN 4,6 kN + (1,0 x 11,55 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 30,72 kN 241,4 kN + (1,0 x 11,55 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 267,52kN 32 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 32,8 kN + (0,5 x 11,55 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,25 x 7,58 kN) = 51,25 kN Fora das vigas transversais: (1,0 x 11,55 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 26,12 kN DEN Tabela 10.1 – Resultados do DEN para a Posição 2 33 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Para a treliça cuja posição do trem tipo na viga longitudinal será a Posição 3, obtem-se os seguinte esforços na viga, somando-se com o peso próprio: Na viga do banzo superior: (0,25 x 2,98 kN) = 0,75 kN (0,5 x 2,98 kN) = 1,49 kN Nas vigas transversais: 4,6 kN + (0,5 x 11,55 kN) + (1,0 x 3,59 kN) + (0,25 x 7,58 kN) = 15,86 kN 137,2 kN + (1,0 x 11,55 kN) + (1,0 x 3,59 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 156,13 kN 172,9 kN + (1,0 x 11,55 kN) + (1,0 x 3,59 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 191,83 kN 4,6 kN + (1,0 x 11,55 kN) + (1,0 x 3,59 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 23,53 kN 94,1 kN + (1,0 x 11,55 kN) + (1,0 x 3,59 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 113,03 kN 191,3 kN + (0,5 x 11,55 kN) + (1,0 x 3,59 kN) + (0,25 x 7,58 kN) =202,56 kN Fora das vigas transversais: (1,0 x 11,55 kN) + (1,0 x 3,59 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 18,93 kN Membros Tração (kN) Compressão(kN) Membros Tração (kN) Compressão(kN) Membros Tração (kN) Compressão(kN) M1 396,8 - P1 - 371,2 L1 - 142,0 M2 367,2 - P2 - 344,4 L2 - 273,5 M3 78,8 - P3 - 75,1 L3 - 301,7 M4 49,2 - P4 - 47,4 L4 - 319,3 M5 14,7 - P5 - 15,2 L5 - 324,5 M6 14,8 - P6 - 1,5 L6 - 324,5 M7 49,3 - P7 - 15,4 L7 - 319,2 M8 78,9 - P8 - 47,6 L8 - 301,6 M9 367,0 - P9 - 75,2 L9 - 273,3 M10 396,6 - P10 - 344,2 L10 - 142,0 - - - P11 - 371,1 L11 0,0 - - - - - - - L12 142,1 - - - - - - - L13 273,5 - - - - - - - L14 301,7 - - - - - - - L15 319,3 - - - - - - - L16 319,2 - - - - - - - L17 301,6 - - - - - - - L18 273,3 - - - - - - - L19 142,0 - - - - - - - L20 0 - 34 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS DEN Tabela 10.2 – Resultados do DEN para a Posição 3 35 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Para a treliça cuja pos ição do trem tipo na viga longitudinal será a Posição 4, obtem-se os seguinte esforços na viga, somando-se com o peso próprio: Na viga do banzo superior: (0,25 x 2,98 kN) = 0,75 kN (0,5 x 2,98 kN) = 1,49 kN Nas vigas transversais: 11,9 kN + (0,5 x 9,64 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,25 x 7,58 kN) = 29,39 kN 4,6 kN + (1,0 x 9,64 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 28,81 kN 155,0 kN + (1,0 x 9,64 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 179,21 kN 155,0 kN + (1,0 x 9,64 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 179,21 kN 4,6 kN + (1,0 x 9,64 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 28,81 kN 11,9 kN + (0,5 x 9,64 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,25 x 7,58 kN) = 29,39 kN Fora das vigas transversais: (1,0 x 9,64 kN) + (1,0 x 10,78 kN) + (0,5 x 7,58 kN) = 24,21 kN Membros Tração (kN) Compressão(kN) Membros Tração (kN) Compressão(kN) Membros Tração (kN) Compressão(kN) M1 349,1 - P1 - 326,8 L1 - 125,0 M2 327,2 - P2 - 307,1 L2 - 242,1 M3 158,5 - P3 - 149,5 L3 - 298,8 M4 136,6 - P4 - 129,1 L4 - 347,7 M5 - 70,4 P5 65,0 64,3 L5 - 322,7 M6 92,2 - P6 - 1,5 L6 - 322,5 M7 119,0 - P7 - 87,6 L7 - 289,5 M8 140,9 - P8 - 112,6 L8 - 246,9 M9 263,5 - P9 - 133,0 L9 - 196,5 M10 285,4 - P10 - 247,6 L10 - 102,1 - - - P11 - 267,3 L11 0,0 - - - - - - - L12 125,1 - - - - - - - L13 242,1 - - - - - - - L14 298,8 - - - - - - - L15 347,7 - - - - - - - L16 289,5 - - - - - - - L17 246,9 - - - - - - - L18 296,5 - - - - - - - L19 102,1 - - - - - - - L20 0,0 - 36 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS DEN Tabela 10.3 – Resultados do DEN para a Posição 4 37 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 10.2 Verificação da segurança das colunas Para a treliça, foi preciso verificar a segurança das colunas de madeira nas condições que ela está submetida. As colunas de madeira possuem seção retangular cujo coeficiente de comprimento de flambagem é igual a 1, por possuir extremidades rotuladas. Tomando o maior dos valores encontrados no cálculo dos esforços, faz-se a verificação da segurança das colunas em cada posição da seguinte forma: a) Propriedades mecânicas da madeira Kmod = 0,64 Ec ef = 12432,64 MPa ρap(12%) = 1221 kg/m³ fc = 83,8 MPa ft = 86,2 MPa ftn = 3,3 MPa fv = 11,1 MPa Ec = 19426 MPa Fcd = 26,82 MPa Ftd = 12,87 MPa Membros Tração (kN) Compressão(kN) Membros Tração (kN) Compressão(kN) Membros Tração (kN) Compressão(kN) M1 294,7 - P1 - 276,0 L1 - 105,5 M2 267,2 - P2 - 251,0 L2 - 201,2 M3 234,8 - P3 - 220,7 L3 - 285,2 M4 207,3 - P4 - 195,0 L4 - 359,4 M5 13,8 - P5 - 14,3 L5 - 364,3 M6 13,8 - P6 - 1,5 L6 - 364,3 M7 207,3 - P7 - 14,3 L7 - 359,4 M8 234,8 - P8 - 195,0 L8 - 285,2 M9 267,2 - P9 - 220,7 L9 - 201,2 M10 294,7 - P10 - 251,0 L10 - 105,5 - - - P11 - 276,0 L11 0,0 - - - - - - - L12 105,6 - - - - - - - L13 201,2 - - - - - - - L14 285,2 - - - - - - - L15 359,4 - - - - - - - L16 359,4 - - - - - - - L17 285,2 - - - - - - - L18 201,2 - - - - - - - L19 105,6 - - - - - - - L20 0,0 - 38 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Fvd = 1,28 MPa Seção 0,50 x 0,30 m W = bh²/6 = 30 x 50²/6 = 125000 cm³ b) Seção retangular, podendo flambar em torno dos eixos x-x ou y-y Ix = bh³/12 = 30 x 50³ / 12 = 312500 cm 4 Iy = hb³/12 = 50 x 30³ / 12 = 112500 cm 4 A flambagem ocorrerá em torno do eixo de menor inércia (y-y). c) Coluna com lfl = 6,0 m iy = sprt(Iy/A) = 8,66 cm lfl = 6,0 m (Tomando o pendural inicialmemte) lfl/iy = 600/8,66 = 69,28 (Coluna medianamente esbelta, página 147 livro Estruturas de Madeira do Walter Pfeil, não considerar efeito da fluência da madeira nos deslocamentos laterais da coluna) Carga crítica (10.1) Ncr = π² x 1243 x 112500/ 600² Ncr = 3833,72 kN Excentricidade acidental ea = lfl/300 ≥ h/30 ea = lfl/300 = 600/300 ≥ h/30 = 50/30 ea = 2 cm ≥ 1,66 cm Nd = 371,2 x 1,4 = 519,68 kN (Maior esforço obtido para o Pendural na Posição 2, ver Tabela 10.1) Ng = Nd/1,4 = 519,68/1,4 = 371,2 kN 39 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Md = Nd ea Ncr/ (Ncr - Nd) (10.2) Md = 519,68 x 2 x [3833,72 / (3833,72 – 519,68)] Md = 1202,34 kNcm Equação de interação A = 50 x 30 = 1500 cm² ≤ 1 (10.3) 519,68 / (1500 x 2,68) + 1202,34 / (125000 x 2,68) = 0,17 < 1 A coluna satisfaz o critério de segurança. Para uma coluna esbelta, tem-se: Seção 0,25 x 0,20 m W = bh²/6 = 20 x 25²/6 = 2083,33 cm³ d) Seção retangular, podendo flambar em torno dos eixos x-x ou y-y Iy = hb³/12 = 25 x 20³ / 12 = 16666,67 cm 4 e) Coluna com lfl = 6,0 m iy = sqrt(Iy/A) = 5,77 cm lfl = 6,0 m (Tomando o pendural inicialmemte) lfl/iy = 600/5,77 = 104 (Coluna esbelta) Carga crítica Ncr = π² x 1243 x 16666,67 / 600² Ncr = 567,38 kN Excentricidade acidental ea = lfl/300 ≥ h/30 ea = lfl/300 = 600/300 ≥ h/30 = 25/30 ea = 2 cm ≥ 0,83 cm 40 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Nd = 457,52 kN (Maior esforço obtido para o Pendural na Posição 2, ver Tabela 10.1) Ng = Nd/1,4 = 457,52/1,4 = 326,8 kN – (10.4) ea + ec = 2 [exp((0,3 x 326,8)/(457,52 – 326,8))-1] = 0,84 σNd = Nd/A = 457,52/500 = 0,92 (10.5) σMd = 457,52 x0,84/2083,33 x 567,38 /567,38 -457,52 = 0,95 Equação de interação A = 25 x 20 = 500 cm² ≤ 1 0,92/2,68 + 0,95/2,68 = 0,70 < 1 A coluna satisfaz o critério de segurança. Dessa forma, esse mesmo cálculo foi realizado para todas as colunas com comprimentos diferentes e que possuíram maior solicitação através do DEC. Os resultados são apresentados na Tabela 10.4. Para as colunas “L”, seções bem menores passaram na verificação da segurança das colunas, mas por questões de estética e pela facilidade de conexão ela deve possuir uma altura igual à altura da altura da viga transversal. Tabela 10.4 – Resultado da interação de todas as vigas das treliças em todas as posições do vagão para verificação da segurança das colunas em relação à compressão 41 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS B a s e A l t u r a P 1 / P 1 1 3 0 5 0 6 ,0 0 5 1 9 , 6 8 1 1 2 5 0 0 , 0 0 8 , 6 6 6 9 , 2 8 C o l u n a m e d i a n a m e n t e e s b e l t a 3 8 2 9 , 8 4 2 , 0 0 1 , 6 7 3 7 1 , 2 0 0 , 8 4 1 2 0 2 , 5 3 0 , 3 5 0 , 0 4 1 2 5 0 0 , 0 0 0 , 1 7 0 , 1 4 L 5 / L 6 1 8 3 0 2 , 3 0 4 5 4 , 3 0 1 4 5 8 0 , 0 0 5 , 2 0 4 4 , 2 6 C o l u n a m e d i a n a m e n t e e s b e l t a 3 3 7 7 , 7 9 0 , 7 7 1 , 0 0 3 2 4 , 5 0 1 , 0 0 5 2 4 , 9 0 0 , 8 4 0 , 1 9 2 7 0 0 , 0 0 0 , 3 9 0 , 3 9 M 1 3 0 5 0 6 , 4 3 9 8 , 5 6 1 1 2 5 0 0 , 0 0 8 , 6 6 7 4 , 2 5 C o l u n a m e d i a n a m e n t e e s b e l t a 3 3 3 4 , 7 3 2 , 1 4 1 , 6 7 7 0 , 4 0 0 , 8 3 2 1 7 , 6 8 0 , 0 7 0 , 0 1 1 2 5 0 0 , 0 0 0 , 0 3 0 , 0 3 P 1 2 0 2 5 6 , 0 0 4 5 7 , 5 2 1 6 6 6 6 , 6 7 5 , 7 7 1 0 3 , 9 2 C o l u n a e s b e l t a 5 6 7 , 3 8 2 , 0 0 0 , 8 3 3 2 6 , 8 0 0 , 8 4 4 7 2 5 , 6 7 0 , 9 2 0 , 9 5 2 0 8 3 , 3 3 1 , 1 9 0 , 7 0 L 4 1 8 3 0 2 , 3 0 4 8 6 , 7 8 1 4 5 8 0 , 0 0 5 , 2 0 4 4 , 2 6 C o l u n a m e d i a n a m e n t e e s b e l t a 3 3 7 7 , 7 9 0 , 7 7 1 , 0 0 3 4 7 , 7 0 1 , 0 0 5 6 8 , 7 4 0 , 9 0 0 , 2 1 2 7 0 0 , 0 0 0 , 4 1 0 , 4 1 P 1 / P 1 1 3 0 5 0 6 , 0 0 3 8 6 , 4 0 1 1 2 5 0 0 , 0 0 8 , 6 6 6 9 , 2 8 C o l u n a m e d i a n a m e n t e e s b e l t a 3 8 2 9 , 8 4 2 , 0 0 1 , 6 7 2 7 6 , 0 0 0 , 8 4 8 5 9 , 5 2 0 , 2 6 0 , 0 3 1 2 5 0 0 , 0 0 0 , 1 2 0 , 1 1 L 5 / L 6 1 8 3 0 2 , 3 0 5 1 0 , 0 2 1 4 5 8 0 , 0 0 5 , 2 0 4 4 , 2 6 C o l u n a m e d i a n a m e n t e e s b e l t a 3 3 7 7 , 7 9 0 , 7 7 1 , 0 0 3 6 4 , 3 0 1 , 0 0 6 0 0 , 7 2 0 , 9 4 0 , 2 2 2 7 0 0 , 0 0 0 , 4 4 0 , 4 4 I n t e r a ç ã o c o m σ N d e σ M d e a ( l f l / 3 0 0 ) e a + e c σ N d σ M d I n t e r a ç ã o c o m M d C o n d i ç ã o e a ( h / 3 0 ) N g M d w N c r ( K N ) l f l N d ( K N ) I y i y l f l / i y 2 3 4 S e ç ã o ( c m ) P o s i ç ã o M e m b r o s 42 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Tabela 10.5 – Resultado da verificação de todas as vigas das treliças nas três posições do vagão para verificação da segurança das colunas em relação à tração Os valores obtidos da Tabela 10.5 de σcd são menores que ftd. Portanto as colunas possuem seções que suportam os esforços máximos de tração. 10.3 Verificação da flecha na treliça Para a treliça de madeira, sugere-se que a flecha deva ser verificada considerando a seguinte condição: δlim = l/350 δlim = 23/350 * 100 = 6,57 cm Com os dados obtidos no programa ftool de deformada máxima para cada momento aplicado, conclui-se que todos os valores de δ são menores que δlim. Posição 2: 6,51 mm Base Altura M1 30 50 2,65 L15/L16 25 55 2,32 M1 30 50 2,33 P5 20 25 1,30 L15 25 55 2,53 M1/M10 25 50 2,36 L15/L16 25 55 2,61 2 3 4 12,87 Posição Membros Seção (cm) σcd (MPa) ftd (MPa) 43 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Posição 3: 6,57 mm Posição 4: 7,032 mm 11 DESENHO ESQUEMÁTICO DAS PEÇAS Para cada posição do trem tipo, obteve-se uma seção diferente por conta das cargas impostas e dos momentos obtidos. Dessa forma obteve-se os seguintes vãos detalhados nos desenhos das figuras abaixo. Figura 11.1 – Planta baixa da ponte na posição 2 44 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Figura 11.2 – Corte A da ponte na posição 2 Figura 11.3 – Corte B da ponte na posição 2 Figura 11.4 – Vista 1 da ponte na posição 2 45 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Figura 11.5 – Detalhe da conexão da ponte na posição 2 Figura 11.6 – Planta baixa da ponte na posição 3 46 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Figura 11.7 – Corte A da ponte na posição 3 Figura 11.8 – Corte B da ponte na posição 3 Figura 11.9 – Vista 1 da ponte na posição 3 47 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Figura 11.10 – Detalhe da conexão da ponte na posição 3 Figura 11.11 – Planta baixa da ponte na posição 4 48 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Figura 11.12 – Corte A da ponte na posição 4 Figura 11.13 – Corte B da ponte na posição 4 49 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Figura 11.14 – Vista 1 da ponte na posição 4 Figura 11.15 – Detalhe da conexão da ponte na posição 4 50 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 12 ORÇAMENTO O orçamento proposto para a ponte calculada encontra-se nas Tabela 12.1 à 12.5. Tabela 12.1 – Orçamento da placa de identificação da obra PRODUTIVA IM P R OD U TIV A PRODUTIVA IM P R OD U TIV A Ferramentas - 5,00 % sobre a Mão de Obra 2,28 0,00 0,00 8,00 TOTAL ( A ) 2,28 MÃO DE OBRA SUPLEMENTAR K ou R QU A N TID A D E S A LÁ R IO B A S E CUSTO HORÁRIO Carpinteiro 1,00 13,95 13,95 Pintor T607 1,00 9,87 9,87 Ajudante T702 2,00 7,87 15,74 Encargos adicionais a Mão de Obra 15,51% 6,14 TOTAL ( B ) 45,70 ( C ) PRODUÇÃO DA EQUIPE: 1,50 m² 47,98 31,99 MATERIAIS UNIDADE CUSTO CONSUMO CUSTO UNITÁRIO Prego ( 18 x 30 ) SINAPI5075 Kg 5,58 0,110 0,61 Chapa Galvanizada anizada nº. 22 SINAPI00004813 m² 265,60 1,000 265,60 Peça de madeira 7,5 cm x 7,5 cm SINAPI00004493 m 3,17 4,00 12,68 Peça de madeira 2,5 cm x 7,5 cm ( 1 x 3" ) SINAPI00004405m 4,07 1,00 4,07 Tinta Esmalte Sintético Fosco SINAPI00007288 L 17,92 0,80 14,34 TOTAL ( E ) 297,30 TRANSPORTE DMT ( T ) DMT ( P ) DMT TOTAL CUSTO CONSUMO CUSTO UNITÁRIO TOTAL ( F ) 0,00 329,29 BONIFICAÇÃO 29,98% 98,72 428,01 CUSTO UNITÁRIO TOTAL ( D + E + F ) PREÇO UNITÁRIO TOTAL CUSTO HORÁRIO TOTAL ( A + B ) ( D ) CUSTO UNITÁRIO DA EXECUÇÃO: ( A + B ) / C EQUIPAMENTO QUANT. UTILIZAÇÃO CUSTO OPERACIONALCUSTO HORÁRIO 51 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Tabela 12.2 – Orçamento da mobilização da ponte Tabela 12.3 – Volume total das vigas longitudinais e transversais RODOVIA: PONTES EM MADEIRA DE LEI AO LONGO DA RODOVIA DE MATO GROSSO DO SUL DMT PESO MOMENTO CONSUMO CUSTOCUSTO TOTAL (km) (ton) (ton x km) (litros) (R$) (R$) 1 MOBILIZAÇÃO 1.1 PESSOAL 1.1.1 Encarregado de Turma uni 1,00 304,20 40,00 40,00 Mato Grosso do Sul 1.1.2 Carpinteiro uni 1,00 304,20 40,00 40,00 Mato Grosso do Sul 1.1.3 Armador uni 1,00 304,20 40,00 40,00 Mato Grosso do Sul 1.1.6 Ajudante uni 4,00 304,20 40,00 160,00 Mato Grosso do Sul 1.1.7 Motoristas uni 1,00 304,20 40,00 40,00 Mato Grosso do Sul 320,00 1.2 VEÍCULOS LEVES E CAMINHÃOS COMUNS 1.2.2 Caminhão Carroceria - 4 t (80 KW) - E408 uni 1,00 304,20 0,42 2,45 313,022 1.2.3 Máquina Manual : Tirfor : TU-L 30 - talha guincho para 3 t - E905uni 1,00 304,20 0,42 2,45 313,022 1.2.4 626,040 1.3 EQUIPAMENTOS DE GRANDE PORTE R$ (T x Km) 1.3.1 - 1.3.2 - - 946,04 BDI 29,98% 283,62 1.229,66 SERVIÇOS DE PONTE MOBILIZAÇÃO ITEM DISCRIMINAÇÃO UNID QUANT. OBSERVAÇÕES: VIAJEM DE ÔNIBUS TOTAL MOBILIZAÇÃO TOTAL(Mobilização) Passagem SUB-TOTAL 1.1 Combustivel SUB-TOTAL 1.2 SUB-TOTAL 1.3 Viga Seção adotada Vão (m) b (m) h (m) Volume (m³) ρ(Kg/m³) m (Kg) Quant. Volume total (m³) Long. 500 x 300 mm 23 0,3 0,5 3,45 4212,45 2,00 6,9 Transv. 550 x 400 mm 3,5 0,4 0,55 0,77 940,17 6,00 4,62 11,52 1221,00 total Consumo das vigas longitudinais e transversais para todas as posições do trem tipo 52 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Tabela 12.4 – Volume total das vigas da treliça Viga Seção adotada Vão (m) b (m) h (m) Volume (m³) ρ(Kg/m³) m (Kg) Quant. Volume total (m³) Escora 500 x 300 mm 6,43 0,30 0,50 0,96 7851,03 20,00 19,29 Pendural 500 x 300 mm 6,00 0,30 0,50 0,90 7326,00 22,00 19,80 Banzo inf. 550 x 250 mm 4,60 0,25 0,55 0,63 5616,60 2,00 1,27 Banzo sup. 300 x 180 mm 4,60 0,18 0,30 0,25 5616,60 2,00 0,50 40,85 52,37 Viga Seção adotada Vão (m) b (m) h (m) Volume (m³) ρ(Kg/m³) m (Kg) Quant. Volume total (m³) Escora 500 x 300 mm 6,43 0,30 0,50 0,96 7851,03 20,00 19,29 Pendural 250 x 200 mm 6,00 0,25 0,20 0,30 7326,00 22,00 6,60 Banzo inf. 550 x 250 mm 4,60 0,25 0,55 0,63 5616,60 2,00 1,27 Banzo sup. 300 x 180 mm 4,60 0,18 0,30 0,25 5616,60 2,00 0,50 27,65 39,17 Viga Seção adotada Vão (m) b (m) h (m) Volume (m³) ρ(Kg/m³) m (Kg) Quant. Volume total (m³) Escora 500 x 250 mm 6,43 0,25 0,50 0,80 7851,03 20,00 16,08 Pendural 500 x 300 mm 6,00 0,30 0,50 0,90 7326,00 22,00 19,80 Banzo inf. 550 x 250 mm 4,60 0,25 0,55 0,63 5616,60 2,00 1,27 Banzo sup. 300 x 180 mm 4,60 0,18 0,30 0,25 5616,60 2,00 0,50 37,64 49,16 POSIÇÃO 2 POSIÇÃO 3 POSIÇÃO 4 total treliça total treliça total estrutura Consumo das vigas da treliça para cada posição do trem tipo 1221,00 total estrutura 1221,00 1221,00 Obs: Para o cálculo do orçamento, utilizar a posição onde os valores de volume total deram maiores, pois será a posição de maior solicitação total treliça total estrutura 53 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Tabela 12.5 – Orçamento da locação e da ponte utilizando apenas a posição 2 Utilizando apenas a posição 2 (posição com maior consumo de madeira) para compor o orçamento, o valor total da ponte de madeira encontra-se na Tabela 11.5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA SOUZA, JR. D. A. de.; GESUALDO, F. A. R.; RIBEIRO, L. M. P. Distribuição de montantes e diagonais baseada na minimização do volume de madeira de treliças planas. 2007, n.21, ano 8. Artigo publicado na Revista de Madeira Arquitetura e Engenharia, Uberlândia, 2007. CORREIA, E. A. S. Análise e Dimensionamento de Estruturas de Madeira. 2009. Relatório de projeto submetido para satisfação parcial dos requisitos de grau de mestrado em Engenharia Civil – Especialização em Estruturas, Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2009. UNIDADE: m² DATA BASE: JUL/2019 PRODUTIVA IM P R OD U TIV A PRODUTIVA IM P R OD U TIV A Bate estaca - 3.500 a 4.000 Kg - E903 1,00 0,9000 0,1000 122,2346 7,8771 110,80 Guincho manual para 3 t - E905 1,00 0,6000 0,0000 0,3286 0,0000 0,20 Moto serra nº. 08 - E916 1,00 0,4000 0,6000 13,9077 6,9425 9,73 TOTAL ( A ) 120,72 MÃO DE OBRA SUPLEMENTAR K ou R QU A N TID A D E S A LÁ R IO B A S E CUSTO HORÁRIO Encarregado de turma - T501 0,50 13,9500 6,98 Carpinteiro - T603 2,00 9,8700 19,74 Ajudante - T702 4,00 7,8700 31,48 Encargos adicionais a Mão de Obra 20,51% 11,94 TOTAL ( B ) 70,13 ( C ) PRODUÇÃO DA EQUIPE: 3,00 m² 190,86 63,62 MATERIAIS UNIDADE CUSTO CONSUMO CUSTO UNITÁRIO Pregos de Ferro (18x30) - SINAPI 5075 Kg 5,58 32,73 182,63 Madeira não aparelhada de 2ª qual. SINAPI 00004006 m³ 655,79 52,37 34.343,72 TOTAL ( E ) 34.526,36 TRANSPORTE DMT ( T ) DMT ( P ) DMT TOTAL CUSTO CONSUMO CUSTO UNITÁRIO TOTAL ( F ) 0,00 34.589,97 BONIFICAÇÃO 29,98% 10.370,07 44.960,05 EQUIPAMENTO QUANT. UTILIZAÇÃO CUSTO OPERACIONAL CUSTO HORÁRIO CUSTO UNITÁRIO TOTAL ( D + E + F ) PREÇO UNITÁRIO TOTAL ( D ) CUSTO UNITÁRIO DA EXECUÇÃO: ( A + B ) / C CUSTO HORÁRIO TOTAL ( A + B ) LOCAÇÃO E PONTE 54 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS MORO, C. S. D. Dimensionamento de pontes de Madeira para regiões rurais. 2013. Trabalho de conclusão de curso apresentado ao departamento de construção civil da Universidade Tecnológica Federal de Paraná, Curitiba, 2013. PFEIL, W.; PFEIL, M. Estruturas de Madeiras. 2003. 6ed. Rio de Janeiro, LTC, Ed. S.A. 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7190: Projeto de estruturas de madeira. Rio de Janeiro, 1997. JUNIOR, C. C. Manual de projeto e construção de pontes de madeira. 252 p. FABESP, São Carlos, 2006.
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