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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO Departamento de Estruturas PROCEDIMENTOS PARA ELABORAÇÃO DE PROJETOS DE ESTRUTURAS METÁLICAS PARA COBERTURAS EM DUAS ÁGUAS CV813 - ESTRUTURAS METÁLICAS II Prof. Dr. JOÃO ALBERTO VENEGAS REQUENA Aluno: Rodrigo Cuberos Vieira P - GR - 813 - 100 CAMPINAS – Julho de 2012 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 2 Sumário 1. MEMORIAL DESCRITIVO ........................................................................................ 3 1.1. Localização e Finalidade da Obra ......................................................................... 3 1.2. Arquitetura ............................................................................................................. 3 1.3. Elementos Provisórios para Futuras Ampliações .................................................. 4 1.4. Detalhes de Execução ............................................................................................ 4 1.5. Normas Consideradas no Projeto .......................................................................... 4 1.6. Catálogo de Telhas Adotadas no Projeto ............................................................... 4 1.7. Especificações de Projeto ...................................................................................... 6 2. MEMORIAL DE CÁLCULO .................................................................................... 12 2.1. Dimensionamento da Calha ................................................................................. 12 2.2. Carregamentos ..................................................................................................... 13 2.2.1. Carregamento Permanente ............................................................................ 13 2.2.2. Sobrecarga .................................................................................................... 16 2.2.3. Vento ............................................................................................................ 16 2.2.3.1. Segundo o Cálculo Manual.................................................................... 16 2.2.3.2. Segundo o Programa AutoVentos ......................................................... 26 2.3. Dimensionamento Utilizando o Programa AutoMETAL .................................... 34 2.4. Dimensionamento das Terças .............................................................................. 48 2.5. Verificação do Dimensionamento das Barras ..................................................... 60 2.6. Lista de material final ........................................................................................ 100 2.7. Verificação do Carregamento Manual com o Calculado pelo AutoMETAL .... 102 2.8. Cálculo das Ligações ......................................................................................... 103 2.8.1. Cálculo da ligação do banzo inferior .......................................................... 104 2.8.2. Cálculo da ligação do apoio........................................................................ 117 3. Tabelas Fornecidas pelo AutoMETAL..................................................................... 128 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 3 1. MEMORIAL DESCRITIVO 1.1. Localização e Finalidade da Obra O projeto de estruturas metálicas consiste em executar e dimensionar um galpão industrial com cobertura metálica em duas águas, localizado no Município de Campinas, no Estado de São Paulo, utilizado como depósito para materiais cerâmicos de construção (acabamento), os quais necessitam um baixo fator de ocupação. O galpão será construído em um subúrbio afastado do centro da cidade. 1.2. Arquitetura O galpão em questão possui pé direito de 7,607 m (pé direito da fachada sem previsão de ampliação); com largura de 21,45 m e com 50,20 m de comprimento, sendo considerada no projeto uma ampliação do comprimento na parte de trás da estrutura. O piso será feito concreto para resistir aos esforços das máquinas de transporte de materiais cerâmicos. As platibandas laterais terão 1,10 m de altura e 20 cm de largura, sendo que na sua parte superior existe uma cinta de amarração feita em concreto e aço de 10 cm de espessura. A estrutura do galpão é composta por 11 pilares de concreto armado com dimensão 20 x 50 cm de cada lado, espaçados de 5,00 m e com 5,00 m de altura. A fachada sem previsão de ampliação possui três pilares com as mesmas dimensões mencionadas acima, porém com altura variando com a altura da fachada. O fechamento será feito com alvenaria de blocos de concreto. Na fachada frontal do galpão, está localizado um portão que corre lateralmente de 4,82 x 4,60 m, o qual permite a entrada de caminhões para o interior do galpão além do acesso independente de pessoas através de uma abertura no portão principal, em dimensões de 1,00 x 2,00 m. Existe também a presença de venezianas com aberturas fixas de aletas metálicas e requadro metálico pré-pintado. As venezianas possuem 20% de abertura. Nas fachadas laterais estão previstas venezianas semelhantes às localizadas na fachada frontal, estando estas posicionadas em toda a sua extensão, além de janelas em vidro, de 60 cm, que permanecerão fechadas e estarão localizadas a 2 metros de altura em toda a lateral do galpão, a fim de aumentar a luminosidade no local e assim promover uma economia de energia elétrica, pelo menos em períodos diurnos. Tanto as venezianas quanto as janelas estão limitadas acima por uma viga de amarração de 20x40 cm, e abaixo por uma viga de 20x10 cm, evitando assim a formação de fissuras na alvenaria. O telhado é composto de treliças metálicas de aço, formadas por perfis laminados dupla cantoneira. As telhas serão do tipo trapezoidais de aço galvanizado de 40 mm de altura e 0,43 mm de espessura conforme o catálogo que segue em anexo no item 1.6. Por se tratar de um depósito de materiais cerâmicos, não será utilizado qualquer tipo de forro no galpão. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 4 1.3. Elementos Provisórios para Futuras Ampliações Como já mencionado, a ampliação da edificação está prevista para a parede do fundo (ao contrário da fachada principal), assim, toda a fundação será dimensionada prevendo-se esta ampliação. A fachada com previsão de ampliação será constituída provisoriamente de cinco pilares de perfil I metálico que, após o termino da ampliação, serão retirados, podendo ser eventualmente reutilizados. Assim, o fechamento será feito com telhas de aço galvanizado de iguais características e especificações daquelas utilizadas no telhado. 1.4. Detalhes de Execução Toda a montagem das telhas, venezianas e calhas serão realizadas de acordo com as especificações dadas pelo fabricante, para que se possa garantir um bom funcionamento do sistema. Para o recolhimento das águas pluviais, serão executadas calhas em chapas metálicas galvanizadas de seção trapezoidal com declividade de 1%, as quais serão apoiadas sobre cambotas e ligadas as terças e à platibanda através de ganchos metálicos. Assim, está previsto também a execução de rufos em chapas metálicas galvanizadas fixadas sobre a platibanda através de parafusos. 1.5. Normas Consideradas no Projeto ABNT NBR 8800/2008 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios ABNT NBR 6123/1988 – Forças devidasao vento em edificações 1.6. Catálogo de Telhas Adotadas no Projeto Para esse projeto será utilizada uma telha de aço galvanizado de 40 mm de altura e 0,43 mm de espessura, cujas especificações encontram-se nas figuras 1.1 e 1.2. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 5 Figura 1.1 - Especificações da telha FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 6 Figura 1.2 - Especificações da cumeeira Obs.: Conforme cálculos que serão apresentados posteriormente no item 2.2.3, a pressão de obstrução do vento para este projeto é de 103,85 kgf/m². Segundo o posicionamento das telhas apresentado na figura 1.5, as mesmas apresentam quatro apoios com vãos de 1,695 m. Dessa forma, foi adotada uma telha de 0,43 mm de espessura pois para uma telha com vãos de 2,25 m possuindo quatro apoios, a sobrecarga máxima admissível é de 111 kgf/m², superior ao valor da pressão de obstrução do vento para este projeto. Porém, deve-se tomar cuidado no manuseio das telhas de 0,43 mm de espessura, pois as mesmas podem ser facilmente amassadas. 1.7. Especificações de Projeto Vão da treliça = 20,75 m Distância entre treliças = 5,00 m Inclinação do telhado = 8º Montante de apoio = 0,80 m Ângulo de arranque do montante de apoio = 70º Pilares de concreto com fck = 25 MPa Excentricidade = e = ( ) cm10 2 2050 2 50 = − − Foi adotado g = 10 m/s² FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 7 Pl a n ta Fa ch ad a La te ra l Fa ch ad a co m pr e vi sã o de a m pl ia çã o Fa ch a da se m pr e vi sã o de am pl ia çã o Ar qu ite tu ra 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 4 Es ca la 1: 10 0 Alvenaria Venezianas Telhas metálicas trapezoidais A lv en ar ia V en ez ia n as Ja n el as de v id ro V ig a 20 x 10 V ig a 20 x 10 Portão metálico 4,82x4,60 Porta metálica 1,00x2,00 C in ta de am a rr aç ão 20 x 10 E sc al a 1: 10 0 A lu no R od ri go C ub er os V ie ir a F ac u ld ad e de E ng en ha ri a C iv il , A rq ui te tu ra e U rb an is m o − U N IC A M P D es en ho : 1/ 2 G al p ão − A rq ui te tu ra R A 00 98 10 P ro fe ss or D r. J oã o A lb er to V en eg as R eq ue na C V 8 13 − E st ru tu ra s M et ál ic as I I m ed id as e m m 02 /0 7/ 20 12 Figura 1.3 - Prancha de arquitetura (deve ser plotada em tamanho A1) FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 8 G eo m et ria da Tr el iç a es ca la 1: 50 m ed id as em m m Figura 1.4 - Geometria da treliça FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 9 Po sic io n am en to da s Te lh as es ca la 1: 50 m ed id as em m m T1 - te lh a m et . tra pe zo id al 0, 43 m m , l = 54 34 m m , a ço ga lva n iz ad o T2 - te lh a m et . tra pe zo id al 0, 43 m m , l = 50 84 m m , a ço ga lva n iz ad o T3 - cu m ee ira tra pe zo id al 0, 43 m m , a = 25 0m m , a ço ga lva n iza do T3 T2 T1 Figura 1.5 - Posicionamento das telhas FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 10 Detalhe da Calha escala 1:20 medidas em mm NA Figura 1.6 - Detalhe da calha FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 11 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 4 B A ' A A ' B Co n tra ve n ta m en to s Es ca la 1: 10 0 Co rt e A - A Co rt e B - B Co rt e A ' - A ' C o rt e A - A : h = 22 58 m m C o rt e A ' - A ': h = 17 86 m m C o rt e A '' - A '' : h = 13 15 m m Fa ch a da co m pr e vi sã o de am pl ia çã o C C Co rt e C - C Te lh a m et ál ic a tr ap ez o id a l 0 ,4 3m m , l = 72 58 m m , aç o ga lv an iz ad o A '' A '' B A ' A A ' BA '' A '' Co rt e A '' - A '' E sc al a 1: 1 0 0 A lu n o R od ri go C u b er o s V ie ir a F ac u ld ad e de E n g en h ar ia C iv il , A rq u it et u ra e U rb an is m o − U N IC A M P D es en h o : 2 /2 R A 0 0 98 1 0 P ro fe ss o r D r. J o ão A lb er to V en eg as R eq u en a C V 8 1 3 − E st ru tu ra s M et ál ic as I I m ed id as e m m 0 2/ 0 7/ 20 12 G al p ão − C on tr av en ta m en to Figura 1.7 - Prancha de contraventamentos (deve ser plotada em tamanho A1) FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 12 2. MEMORIAL DE CÁLCULO 2.1. Dimensionamento da Calha Primeiramente determina-se a área de contribuição do telhado para cada calha. A figura 2.1 demonstra o posicionamento dos condutores verticais e a área de contribuição de uma calha: Figura 2.1 - Área de contribuição de uma calha Pela figura temos que a área de contribuição é: ( ) 275,10352 2 75,20 mAcont =×× = Considerando-se que para cada metro quadrado de área de contribuição do telhado temos dois centímetros quadrados de seção transversal de calha, podemos encontrar a área da seção transversal da calha ( Ω ): 250,20775,10322 cmAcont =×=×=Ω Partindo-se dessa área é possível encontrar a altura de água na calha, considerando-se que a base da calha possui 20 cm e a lateral inclinada da mesma apresenta um ângulo de 45o, conforme a figura 2.2. Figura 2.2 - Geometria da calha cmhhh 55,85,207 2 ))20(20( =⇒= ×++ FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 13 Na construção da calha deve-se dobrar essa altura para o caso de entupimento da calha. Assim, a altura de água na calha será cmh 1,1755,82 =×= . 2.2. Carregamentos Antes de iniciar os cálculos dos carregamentos,é necessário definir a geometria da treliça. Isso foi feito utilizando-se o programa AutoMETAL, e baseado no catálogo da telha apresentado anteriormente. Pelo cálculo dos ventos, que serão explicitados a seguir, encontra-se que a pressão dinâmica do vento para a cobertura é de 811,319 N/m². Esse valor deve ser multiplicado pela maior relação (Ce – Ci), que é de 1,28. Com isso obtêm-se a pressão de obstrução do vento: 1038,49 N/m² = 103,85 Kgf/m². Através do catálogo da telha, encontra-se uma máxima distância entre terças de 2,25 m para quatro apoios, que suporta uma pressão de obstrução de até 111 Kgf/m². Com isso divide-se a treliça de forma que a distância entre terças fique abaixo de 2,25 m. Essa divisão foi feita utilizando-se o AutoMETAL, que será explicado com mais detalhes posteriormente, chegando-se à geometria de treliça apresentada figura 2.3. 1 2 3 5 7 9 11 13 4 6 8 10 12 14 Figura 2.3 - Geometria da treliça 2.2.1. Carregamento Permanente a) Peso próprio da telha: Pelo catálogo de telhas: 22 /6,4226,4 mNm kgfq cattelha == Porém como a telha está inclina à 8º: 29903,0º8cos m= 202,439903,0 6,42 m Nqtelha == b) Peso próprio das terças: 2300,50,60,6 m NLqterça =×=×= Onde L é a distância entre treliças (5,00 m) FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 14 c) Peso próprio dos contraventamento: 210 m Nq amentocontravent = d) Peso próprio da treliça: Com relação ao peso próprio da treliça, este será adicionado ao cálculo através do programa AUTOMETAL. e) Peso próprio da calha: - peso próprio dos elementos de fixação da calha = m N180 00,180+Ω=calhaq Onde Ω é a área da seção transversal da calha. No item 2.1 foi determinado que o valor dessa área é 207,50 cm, para uma altura de água de 8,55 cm. Porém, como deve- se considerar que pode ocorrer um entupimento da calha e a altura pode dobrar, chegando a 17,1 cm, para o cálculo do peso da calha deve-se levar em consideração o caso mais crítico, ou seja, o caso em que a calha está entupida. Dessa forma deve-se calcular a área da seção transversal da calha para uma altura de 17,1 cm, e utilizar esse valor no cálculo do peso próprio da calha. Assim a área a ser considerada é: 221,488 2 1,17))1,1720(20( cm= ×++ =Ω . Portanto: mNqcalha /21,66800,18021,488 =+= f) Peso próprio da cumeeira: Adotamos o mesmo peso por área que o das telhas utilizadas no projeto. Como a cumeeira está inclinada com um ângulo de 8º, assim como a telha, utilizaremos o peso da telha dividido pelo cosseno de 8º, ou seja, 43,02 N/m². A cumeeira apresenta duas abas de 250 mm (0,25 m), com isso o seu peso linear: ( ) mNqcum /51,2125,0202,43 =××= Para obtermos as cargas permanentes nos nós da treliça, devemos determinar as áreas de influência de cada nó, através da geometria da treliça, conforme a figura 2.4. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 15 1 3 5 7 9 11 13 Figura 2.4 - Área de influência dos nós para carga permanente Nós 3, 5, 7, 9 e 11: Ainf = 8,390 m² Nós 1 e 13: Ainf = 4,195 m² Como estamos considerando apenas metade da treliça, no nó 13 será utilizada apenas a área correspondente a essa metade da treliça. No nó 1 será considerada apenas metade do peso da calha, pois a outra metade será descarregada no pilar. No nó 13, também será considerada apenas metade do peso da cumeeira, pois a outra metade do peso será considerada na outra metade da treliça. NqANó 538,696)103002,43(39,8inf11,9,7,5,3 =++×=×= ∑ Seguindo-se a mesma regra, para o nó 1, o carregamento seria calculado da seguinte maneira: NLqqANó calha 794,20182/521,668)103002,43(195,42/inf1 =×+++×=×+×= ∑ Porém, dessa forma, a carga da terça é calculada proporcionalmente à área de influência do nó, através da seguinte fórmula: terçaqAF ×= inf , onde 2/30566 mNLqterça =×=×= . Com isso, a carga da terça para esse nó é menor do que a carga da terça para os demais nós (mais precisamente metade do valor), o que construtivamente não é verdade, já que será utilizado o mesmo perfil de terça para todos os nós e, portanto a carga da terça deverá ser sempre igual. Portanto, para encontrar o carregamento real do nó 1, deve-se multiplicar a carga da terça (30 N/m²) pela distância entre terças em projeção horizontal (1,678 m). Dessa forma, a carga de terças por metro linear é igual para todos os nós: mNq rterçaLinea /34,50678,130 =×= . O carregamento no nó 1 fica então: ( ) 2inf1 Lq LqqqANó calharterçaLineaconttelha × +×++×= ( ) ( ) NNó 644,2144 2 521,668534,501002,43195,41 = × +×++×= FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 16 Novamente, caso o carregamento devido a terça no nó 13 seja considerado por área de influência, seria considerado um valor menor (metade) do que o de uma terça para esse nó. Portanto, deve ser feito o cálculo de maneira análoga ao realizado para o nó 1: ( ) 2inf13 Lq LqqqANó cumrterçaLineaconttelha × +×++×= ( ) ( ) NNó 894,527 2 551,21534,501002,43195,413 = × +×++×= Obs.: O nó 13 possuí duas terças, mas como o carregamento acima corresponde a apenas metade da treliça, a outra terça será computada na outra metade. 2.2.2. Sobrecarga Segundo a NBR 8800/2008 para coberturas comuns, na ausência de especificação mais rigorosa, deve ser prevista uma sobrecarga nominal mínima de 0,25 2 m kN = 250 2 m N , em projeção horizontal. 250inf ×= APi Levando-se em consideração as mesmas áreas de influência utilizadas para o carregamento permanente: NP NP 75,1048250195,4 5,209725039,8 13,1 11,9,7,5,3 =×= =×= Lembrando-se que no galpão em questão não existe a presença de forro. 2.2.3. Vento 2.2.3.1. Segundo o Cálculo Manual A velocidade básica do vento, Vo, adequada ao local onde a estrutura será construída é determinada pela NBR 6123/1988. Assim, no caso desta edificação encontramos o valor de V0 = 45m/s (Campinas/SP). A velocidade V0 deve então ser multiplicada pelos fatores S1, S2 e S3 para ser obtida a velocidade característica do vento, Vk. Assim: 3210 SSSVVk ×××= , onde S1 = fator topográfico que leva em conta as variações do relevo do terreno. S1 =1,0 – terreno plano ou fracamente acidentado FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 17 S2= fator que considera o efeito combinado da rugosidade do terreno, da variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação ou parte da edificação em consideração. Para o caso em questão, consideramos categoria III – classe C. S2 (Za)= 0,833 – paredes com altura 6,1m S2 (Zb)= 0,851 – cobertura com altura 7,607m Obs.: A classe C corresponde a edificações cuja maior dimensão horizontal ou vertical exceda 50 m. No caso desse galpão, que possui 50,20 m como maior dimensão horizontal, poderia-se adotar a Classe B, correspondente a edificações entre 20 e 50 m de maior dimensão horizontal ou vertical. Optou-se pela classe C pelo fato de que o programa AutoVentos, que posteriormente será utilizado para a conferencia dos valores de carregamento de ventos, também adotará classe C, pois por se tratar de um programa, ele não leva em consideração o fato de que 0,2 m é uma medida muito pequena para mudar de categoria. S3= fator estatístico queé baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação. S3= 0,95 - tabela 3 – grupo 3 A velocidade característica do vento permite determinar a pressão dinâmica pela expressão: 2613,0 kVq ×= , onde: q = pressão dinâmica do vento (N/m²) Vk = velocidade característica (m/s) Sendo assim: smSSSVV Zaka /611,3595,0833,00,1453)(210 =×××=×××= (para a parede) smSSSVV Zbkb /380,3695,0851,00,1453)(210 =×××=×××= (para a cobertura) 222 /361,777611,35613,0613,0 mNVqa k =×=×= (para a parede) 222 /319,811380,36613,0613,0 mNVqb k =×=×= (para a cobertura) • Cálculo do coeficiente de pressão e forma externos (Ce): a) Paredes (segundo NBR6123/1988 – tabela04) h/b = 6,1/21,45 = 0,284 a/b = 50,20/21,45 =2,34 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 18 Onde: h= altura da parede b= largura da edificação a= comprimento da edificação Assim, segundo a figura 2.5: Figura 2.5 - Coeficientes externos nas paredes VENTO 0º VENTO 90º A1 e B1: Ce = -0,8 A: Ce = +0,7 A2 e B2: Ce = -0,4 B: Ce = -0,5 A3 e B3: Ce = -0,2 C1 e D1: Ce = -0,9 C: Ce = +0,7 C2 e D2: Ce = -0,5 D: Ce = -0,3 b) Cobertura (segundo NBR6123/1988 – tabela05) h/b = 6,1/21,45 = 0,284 θ = 8º Onde: h= altura da parede b= largura da edificação θ = ângulo de inclinação do telhado Assim, segundo a figura 2.6: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 19 Figura 2.6 - Coeficientes externos na cobertura VENTO 0º VENTO 90º E e G: Ce = -0,8 E, F e I: Ce = -1,08 F e H: Ce = -0,52 G, H e J: Ce = -0,4 I e J: Ce = -0,2 • Cálculo do coeficiente de pressão e forma internos (Ci): Para realizar esse cálculo, precisa-se definir as áreas das aberturas fixas e móveis da estrutura. Para isso, foi considerado: A D C B0 o 90 o Figura 2.7 - Aberturas Lado A: Abertura fixa: ( ) ²4048,22,08,082,42,08,0105,52 m=××+××× (3 venezianas) Abertura móvel: ²172,2260,482,4 m=× (1 portão) FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 20 Lado B: Abertura fixa: 0 Abertura móvel: 0 Lado C: Abertura fixa: ( ) ²68,72,08,080,410 m=××× (10 venezianas) Abertura móvel: 0 Lado D: Abertura fixa: ( ) ²68,72,08,080,410 m=××× (10 venezianas) Abertura móvel: 0 Lembrando-se que para as venezianas foi considerada uma abertura de 20% da área total ocupada pela mesma. Com isso, para o cálculo do coeficiente de pressão e forma internos, foram considerados os casos: I) Duas faces opostas igualmente permeáveis; as outras faces impermeáveis: -vento perpendicular a uma face permeável (90º): Ci=+0,2 -vento perpendicular a uma face impermeável (0º): Ci=-0,3 II) Quatro faces igualmente permeáveis: Não se enquadra nesse caso. III) Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual permeabilidade: a) A barlavento: Para essa situação deve-se abrir o máximo possível de áreas de entrada de vento e fechar o máximo possível as áreas de saída de vento. VENTO 0º Área de entrada/Área de saída = (1portão+3venezianas) / 20venezianas Área de entrada/Área de saída = (22,172+2,4048)/15,36 = 1,60 Assim, Ci= +0,34. VENTO 90º Área de entrada/Área de saída = 10venezianas / 13venezianas Área de entrada/Área de saída = 7,68/10,0848 = 0,761 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 21 Neste caso, não se tem abertura dominante, pois a relação entre a área de entrada e de saída é menor que 1,0. b) A sotavento: Para essa situação deve-se abrir o máximo possível de áreas de saída de vento e fechar o máximo possível de áreas de entrada de vento. VENTO 0º Neste caso foi admitido como vento 0o, o vento que incide na face B, por ser o mais crítico dentre os dois ventos 0o. Área de saída/Área de entrada = (1portão+23venezianas)/ 0 Área de saída/Área de entrada = (22,172+17,7648)/0 = ∞ Como a relação é maior que 1,0, existe abertura dominante. Agora deve-se verificar se existe possibilidade de ocorrer abertura dominante na região de sotavento (oposta ao local de incidência do vento) e na região paralela ao vento. - Para a verificação da abertura dominante à sotavento deve-se abrir o máximo de áreas à sotavento (fundo) e fechar o máximo de áreas laterais: Área de fundo/Área das laterais = (1portão+3venezianas)/20venezianas Área de fundo/Área das laterais = (22,172+2,4048)/15,36 = 1,60 Como a área do fundo é maior que a área das laterais, existe abertura dominante à sotavento. Assim, Ci = Ce da face de fundo = -0,3. - Para a verificação da abertura dominante em face paralela ao vento abrir o máximo de áreas laterais e fechar o máximo de áreas à sotavento (fundo): Área das laterais/Área de fundo = 20venezianas/3venezianas Área das laterais/Área de fundo = 15,36/2,4048 = 6,39 Como a área das laterais é maior que a área de fundo, existe abertura dominante em face paralela ao vento. Assim, Ci = média dos Ce's da face paralela = ( ) 4,02,502,01,254,055,128,055,12 −=×+×+×− . VENTO 90º Área de saída/Área de entrada = (1portão+13venezianas)/10venezianas Área de saída/Área de entrada = (22,172+10,0848)/7,68 = 4,20 Como a relação é maior que 1,0, existe abertura dominante. Novamente deve-se verificar se existe abertura dominante à sotavento e em face paralela ao vento. - Verificação da abertura dominante à sotavento: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 22 Área de fundo/Área das laterais = 10venezianas/3venezianas Área de fundo/Área das laterais = 7,68/2,4048 = 7,19 Como a área de fundo é maior que a área das laterais, existe abertura dominante em face paralela ao vento. Assim, Ci = Ce da face de fundo = -0,5. - Verificação da abertura dominante em face paralela ao vento: Área das laterais/Área de fundo = (1portão+3venezianas)/10venezianas Área das laterais/Área de fundo = (22,172+2,4048)/7,68 = 3,20 Como a área das laterais é maior que a área do fundo, existe abertura dominante em face paralela ao vento. Assim, Ci = média dos Ce's da face paralela = (-0,9-0,5)/2 = -0,7 COEFICIENTES DE PRESSÃO E FORMA INTERNOS MÀXIMOS E MÌNIMOS: VENTO 0º VENTO 90º Cimáx = +0,34 Cimáx = +0,2 Cimin = -0,4 Cimin = -0,7 Combinação dos coeficientes (Ce e Ci): Vento 0 -0,8 -0,8 -0,8 -0,8 +0,34 O I -0,2 -0,2 -0,2 -0,2 -0,4 Vento 0 O II +0,7 -0,5 -1,08 -0,4 +0,2 Vento 90 O III +0,7 -0,5 -1,08 -0,4 -0,7 Vento 90 O IV Figura 2.8 - Combinações dos coeficientes FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 23 Coeficientes Finais: -1,14 -1,14 -1,14 -1,14 Vento 0 O I +0,2 +0,2 +0,2 +0,2 Vento 0O II +0,5 -1,28 -0,6 -0,7 Vento 90 O III +1,4 -0,38 +0,3 +0,2 Vento 90 O IV Figura 2.9 - Coeficientes finais • Ações devidas ao vento Carregamento por metro: aCqF ×∆×= Carregamento concentrado: infACqF ×∆×= a) Carregamento I 1. Parede ( ) mNF /96,4430514,1361,777=×−×= (sucção) 2. Cobertura ( ) mNF /52,4624514,1319,811 =×−×= (sucção) b) Carregamento II FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 24 1. Parede ( ) mNF /36,777520,0361,777 =×+×= (pressão) 2. Cobertura ( ) mNF /32,811520,0319,811 =×+×= (pressão) c) Carregamento III 1. Parede ( ) mNF /40,194355,0361,777 =×+×= (pressão) ( ) mNF /76,272057,0361,777 =×−×= (sucção) 2. Cobertura ( ) mNF /44,5192528,1319,811 =×−×= (sucção) ( ) mNF /96,243356,0319,811 =×−×= (sucção) d) Carregamento IV 1. Parede ( ) mNF /53,544154,1361,777 =×+×= (pressão) ( ) mNF /36,77752,0361,777 =×+×= (pressão) 2. Cobertura ( ) mNF /51,1541538,0319,811 =×−×= (sucção) ( ) mNF /98,121653,0319,811 =×+×= (pressão) Para encontrar a carga concentrada em cada nó da treliça, deve-se determinar a área de influência de cada nó. Para isso, basta multiplicar os carregamentos por metro encontrados acima por um “comprimento de influência” de cada nó, que equivale ao comprimento da área de influência, conforme a figura 2.10. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 25 1 3 5 7 9 11 13 1,047 1,695 1,695 1,695 1,695 1,695 0,847 Figura 2.10 - "Comprimentos de influência" da cobertura para ação de ventos Nó 1: 1,047 m Nó 3: 1,695 m Nó 5: 1,695 m Nó 7: 1,695 m Nó 9: 1,695 m Nó 11: 1,695 m Nó 13: 0,847 m Obs.: O nó 1 inclui também o beiral da telha. • Para o Nó 1: Carregamento I- NlFNF 87,4841047,152,4624][ =×=×= (sucção) Carregamento II- NNF 45,849047,132,811][ =×= (pressão) Carregamento III- NNF 48,5436047,144,5192][ =×= (sucção) Carregamento III- NNF 36,2548047,196,2433][ =×= (sucção) Carregamento IV- NNF 96,1613047,151,1541][ =×= (sucção) Carregamento IV- NNF 18,1274047,198,1216][ =×= (pressão) • Para o Nó 13: Carregamento I- NlFNF 97,3916847,052,4624][ =×=×= (sucção) Carregamento II- NNF 19,687847,032,811][ =×= (pressão) Carregamento III- NNF 00,4398847,044,5192][ =×= (sucção) Carregamento III- NNF 56,2061847,096,2433][ =×= (sucção) Carregamento IV- NNF 66,1305847,051,1541][ =×= (sucção) Carregamento IV- NNF 78,1030847,098,1216][ =×= (pressão) • Para os Nós 3, 5, 7, 9 e 11: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 26 Carregamento I- NlFNF 56,7838695,152,4624][ =×=×= (sucção) Carregamento II- NNF 19,1375695,132,811][ =×= (pressão) Carregamento III- NNF 19,8801695,144,5192][ =×= (sucção) Carregamento III- NNF 56,4125695,196,2433][ =×= (sucção) Carregamento IV- NNF 86,2612695,151,1541][ =×= (sucção) Carregamento IV- NNF 78,2062695,198,1216][ =×= (pressão) 2.2.3.2. Segundo o Programa AutoVentos A seguir será demonstrado o procedimento seguido para calcular o vento utilizando-se o programa AutoVentos Duas Águas. Todas as etapas encontram-se nas figuras 2.11 à 2.23. Os valores obtidos com o cálculo manual serão então comparados com os valores obtidos pelo programa. Figura 2.11 - Definição da geometria e das aberturas FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 27 Figura 2.12 - Escolha do fator topográfico (S1) Figura 2.13 - Escolha da velocidade básica do local (V0) FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 28 Figura 2.14 - Escolha do fator S2 Figura 2.15 - Escolha do fator estatístico (S3) FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 29 Figura 2.16 - Cálculo das velocidades características e pressões de obstrução Figura 2.17 - Determinação dos coeficientes de pressão e forma externos para as paredes FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 30 Figura 2.18 - Determinação dos coeficientes de pressão e forma externos para a cobertura FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 31 Figura 2.19 - Determinação dos coeficientes internos que serão utilizados nas combinações Figura 2.20 - Combinações dos coeficientes internos e externos FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 32 Figura 2.21 - Resultados finais das combinações 01 e 02 Figura 2.22 - Resultados finais das combinações 03 e 04 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 33 Figura 2.23 - Forças do vento sobre a estrutura Comparando-se os resultados obtidos pelo AutoVentos com os cálculos manuais, percebe-se que eles são iguais, confirmando que os cálculos estão corretos. Com esses cálculos, pode-se confirmar que a máxima pressão de obstrução do vento é de ²/85,103²/49,103828,1319,811 mkgfmN ==× (sucção), conforme citado anteriormente, já que todos os dados calculados manualmente são iguais aos dados encontrados pelo AutoVentos. Na tabela 2.1 é feita uma comparação dos valores encontrados manualmente e através do programa AutoVentos. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 34 Tabela 2.1 - Comparação entre os valores de cálculo manual e o AutoVentos Cálculo Manual AutoVentos S1 1 1 S2 (parede) 0.833 0.833 S2 (cobertura) 0.851 0.851 S3 0.95 0.95 qa (parede) (N/m²) 777.361 777.361 qb (cobertura) (N/m²) 811.319 811.319 Combinações de Ce e Ci (parede) I -1.14 -1.14 II 0.2 0.2 III 0.5 0.5 III -0.7 -0.7 IV 1.4 1.4 IV 0.2 0.2 Combinações de Ce e Ci (cobertura) I -1.14 -1.14 II 0.2 0.2 III -1.28 -1.28 III -0.6 -0.6 IV -0.38 -0.38 IV 0.3 0.3 2.3. Dimensionamento Utilizando o Programa AutoMETAL Conforme já descrito anteriormente, a geometria da treliça foi gerada utilizando- se o programa AutoMETAL. Primeiramente são fornecidos os dados do projeto para o programa, permitindo que o mesmo gere a treliça. Obteve-se dessa forma a geometria da treliça apresentada na figura 2.24. A seguir foram adicionados os pilares aos nós 2 e 25, conforme a figura 2.25. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 35 Figura 2.24 - Geração da geometria da treliça Figura 2.25 - Treliça com pilares • Dados dos pilares Para o pilar da esquerda, a excentricidade é negativa, enquanto que para o pilar da direita, ela é positiva. A figura 2.26 exemplifica os dados de entrada do pilar da esquerda (nó 2). FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 36 Figura 2.26 - Dados dos pilares • Dados dos carregamentos Tanto a carga de vento quanto os coeficientes de pressão e forma foram utilizados os mesmos calculados manualmente (e pelo AutoVentos). Como pode-se notar pela figura 2.27, o peso das terças deve ser indicado em kgf/m. Porém, no cálculo manual, foi encontrado o seu peso por metro quadrado. Portanto, é necessário multiplicar o valor encontrado pela distânciaentre terças, em projeção horizontal (1,678m): 30 x 1,678 = 50,34 N/m = 5,034 kgf/m. O peso da telha é aquele fornecido pelo catálogo, ou seja, sem a divisão pelo cosseno de 8º. Figura 2.27 - Dados dos carregamentos As cargas da calha e da cumeeira foram inseridas através da opção de carregamento manual, conforme a figura 2.28, lembrando-se que apenas metade da FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 37 carga da calha deve ser considerada nos nós 1 e 26, pois a outra metade vai para os pilares. Também foi adicionado ao nó 13 o peso de uma terça, pois esse nó possui duas terças, e o programa considera apenas a presença de uma terça por nó. Figura 2.28 - Carregamento manual Deve-se também fornecer os coeficientes de pressão e forma das paredes para o carregamento dos pilares. Também nos pilares deve-se inserir uma carga horizontal e um momento concentrados no ponto superior do pilar, que correspondem à carga distribuída de vento existente na platibanda do pilar. É importante lembrar que a carga de vento utilizada para os pilares é a carga relativa às paredes (77,74 Kgf/m²), diferente da carga utilizada para a cobertura (81,13 Kgf/m²), sendo que ambas já foram calculadas anteriormente. Outra observação a se fazer é quanto à orientação utilizada para os sinais dos coeficientes, cargas e momentos aplicados nos pilares, que seguem a regra da mão direita, ou seja os coeficientes e carregamentos são positivos quando orientados da esquerda para a direita e de baixo para cima, e os momentos são positivos quando orientados no sentido anti-horário. Na figura 2.29 temos como exemplo o carregamento do vento 1. O mesmo procedimento foi repetido para os ventos 2, 3 e 4. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 38 Figura 2.29 - Carregamentos nos pilares • Combinações Como temos os ventos 1 e 3 de sucção, o vento 2 de pressão e o vento 4 de sucção e de pressão, foram inseridas 8 combinações, conforme a figura 2.30. Figura 2.30 - Combinações FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 39 As combinações inseridas foram as seguintes, seguindo a NBR8800/08 para combinações últimas normais: Combinação 1: 1,25 x Permanente + 1,50 x Sobrecarga Combinação 2: 1,25 x Permanente + 1,50 x Sobrecarga + 0,84 x Vento2 Combinação 3: 1,25 x Permanente + 1,20 x Sobrecarga + 1,40 x Vento2 Combinação 4: 1,00 x Permanente + 1,40 x Vento1 Combinação 5: 1,00 x Permanente + 1,40 x Vento3 Combinação 6: 1,00 x Permanente + 1,40 x Vento4 Combinação 7: 1,25 x Permanente + 1,50 x Sobrecarga + 0,84 x Vento4 Combinação 8: 1,25 x Permanente + 1,20 x Sobrecarga + 1,40 x Vento4 • Grupos de barras: As barras foram separadas em quatro grupos: Banzo Inferior, Banzo Superior, Diagonais e Montantes, conforme a figura 2.31. Figura 2.31 - Grupos de barras • Desenho da treliça deformada: Os deslocamentos de cada nó da treliça pode ser encontrado em tabela anexa. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 40 Figura 2.32 - Treliça deformada • Numeração dos nós da treliça: Figura 2.33 - Numeração dos nós da treliça FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 41 • Numeração das Barras da treliça: Figura 2.34 - Numeração das barras da treliça • Cargas de Vento: A seguir são apresentados as cargas de vento calculados pelo AutoMETAL: Figura 2.35 - Cargas de vento nos nós FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 42 • Esforços nas barras: O programa fornece os esforços nas barras para cada um dos carregamentos e combinações. Esses valores ainda não incluem o peso próprio da treliça, pois nesse ponto ela ainda não foi dimensionada. A tabela completa dos esforços, contendo o peso próprio, encontra-se em anexo. Figura 2.36 - Esforços nas barras • Reações nos pilares Esses valores também não incluem o peso próprio da treliça. Ta tabela completa das reações nos pilares também podem ser encontradas em tabela anexa. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 43 Figura 2.37 - Reações nos pilares • Tipo de aço adotado Para esse projeto foi utilizado o aço ASTM A36. Figura 2.38 - Tipo de aço FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 44 • Contraventamentos Figura 2.39 - Contraventamentos • Dimensionamento dos Perfis Para o dimensionamento adotou-se como limite de esbeltez máximo o valor de 200, para todos os grupos de barras. O peso próprio foi adicionado ao carregamento permanente. Foi utilizado o perfil Dupla Cantoneira – Opostas: Figura 2.40 - Dimensionamento FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 45 • Perfis dimensionados por grupo de barras A seguir tem-se os perfis dimensionados para cada um dos quatro grupos de barras já mencionados anteriormente: Figura 2.41 - Perfis dimensionados • Relação de material Para a terça foi utilizado o perfil “U” laminado de 102,0 x 42,0 x 8,00 x 6,27 x 9,3. Esse foi o perfil disponível no AutoMETAL que mais se aproxima do obtido através do dimensionamento que será apresentado no item 2.4. Foi adotado como preço dos perfis laminados o valor de R$ 3,50/kg. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 46 Figura 2.42 - Relação de material • Verificação dos perfis utilizando o programa AutoMETAL Foi realizada a verificação dos perfis escolhidos pelo AutoMETAL. Figura 2.43 - Definição dos perfis que serão verificados FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 47 Figura 2.44 - Verificação dos perfis Conforme já era esperado, os perfis escolhidos passaram pela verificação. • Relação final de materiais: Figura 2.45 - Relação de materiais do projeto FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 48 Finalizado o dimensionamento, são feitas as verificações de Peso/Área e Custo/Área: • Verificação de Peso/Área: Peso total da cobertura = 14736,49 kg Área total = 21,45x50,20 = 1076,79 m² 2/69,13 79,1076 49,14736 mkg A P == • Verificação de Custo/Área: Custo total da cobertura = R$ 51577,71 Área total = 1076,79 m² 2/$90,47 79,1076 71,51577 mR A C == 2.4. Dimensionamento das Terças Para a terça será utilizado um perfil U laminado, cujas dimensões serão encontradas a seguir. Primeiramente deve-se determinar qual é a terça mais crítica, pois essa é a terça que será dimensionada. O que influencia nessa escolha são os carregamentos atuantes na terça e o ângulo de inclinação da mesma. No caso da cobertura em duas águas, todas as terças apresentam o mesmo ângulo de inclinação, porém, a primeira terça (nó 1) apresenta uma área de influênciamenor, o que implica em uma carga menor. O mesmo é observado na cumeeira, nó 13, que possui duas terças e consequentemente também apresenta cargas menores que as demais terças. Portanto as terças dos nós 3, 5, 7, 9 e 11 são as mais críticas. O maior carregamento com vento de sucção ocorre para o vento 90o, combinação III, apresentando um carregamento de 5192,44 N/m. Já o carregamento crítico com vento de pressão ocorre para o vento 90º, combinação IV, e vale 1216,98 N/m. Os carregamentos atuantes na terça estão indicados na figura 2.46. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 49 y y x x 8° qvp qsc qp qvs Figura 2.46 - Carregamentos atuantes na terça Na figura 2.46 qvs é o carregamento do vento de sucção, qvp é o carregamento de vento de pressão, qp é o carregamento permanente e qsc é o carregamento da sobrecarga. Foram utilizados os valores dos carregamentos encontrados através do cálculo manual. Para encontrar os valores dos carregamentos distribuídos na terça, basta dividir os carregamentos concentrados no nó pelo comprimento das terças (5 metros): - Vento de sucção: qvs = 8801,19/5 = 1760,24 N/m - Vento de pressão: qvp = 2062,78/5 = 412,56 N/m - Permanente: qp = 696,538/5 = 139,31 N/m - Sobrecarga: qsc = 2097,50/5 = 419,50 N/m Os carregamentos permanente e de sobrecarga devem ser decompostos nas direções perpendiculares aos eixos x e y do perfil: Perpendicular ao eixo x: mNq px /95,1378cos31,139, =°⋅= mNq scx /42,4158cos50,419, =°⋅= Perpendicular ao eixo y: mNsenq py /39,19831,139, =°⋅= mNsenq scy /38,58850,419, =°⋅= Os carregamentos e diagramas de momentos fletores nas direções perpendiculares aos eixos x e y podem ser encontrados na figuras 2.47 à 2.52 (unidades em N e m). FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 50 • Perpendicular ao eixo x: - Vento de sucção: Figura 2.47 - Carregamento (N/m) e momento fletor (N.m) - Vento de pressão: Figura 2.48 - Carregamento (N/m) e momento fletor (N.m) - Permanente: Figura 2.49 - Carregamento (N/m) e momento fletor (N.m) - Sobrecarga: Figura 2.50 - Carregamento (N/m) e momento fletor (N.m) • Perpendicular ao eixo y: - Permanente: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 51 Figura 2.51 - Carregamento (N/m) e momento fletor (N.m) - Sobrecarga: Figura 2.52 - Carregamento (N/m) e momento fletor (N.m) Deve-se analisar a seção mais crítica da terça, ou seja, aquela que apresenta os maiores momentos atuantes em módulo. Pelos diagramas acima, pode-se notar que os maiores momentos, em módulo, encontram-se no meio do vão, sendo essa seção crítica. Portanto, os momentos atuantes nas terças no meio do vão são os seguintes: • Momentos em torno do eixo x: - Vento de sucção: Mx,vs = -5500,75 N.m (tração na mesa superior) - Vento de pressão: Mx,vp = 1289,25 N.m (tração na mesa inferior) - Permanente: Mx,p = 431,09 N.m (tração na mesa inferior) - Sobrecarga: Mx,sc = 1298,19 N.m (tração na mesa inferior) • Momentos em torno do eixo y: - Vento de sucção: My,vs = 0,0 N.m - Vento de pressão: My,vp = 0,0 N.m - Permanente: My,p = - 15,15 N.m (compressão na alma) - Sobrecarga: My,sc = - 45,61 N.m (compressão na alma) Realizando-se as devidas combinações: - Em torno do eixo x: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 52 (I) vpxscxpx MMM ,,, 84,05,125,1 ⋅+⋅+⋅ (I) mN.12,356925,128984,019,12985,109,43125,1 =⋅+⋅+⋅ (II) vpxscxpx MMM ,,, 4,12,125,1 ⋅+⋅+⋅ (II) mN.64,390125,12894,119,12982,109,43125,1 =⋅+⋅+⋅ (III) vsxpx MM ,, 4,10,1 ⋅+⋅ (III) ( ) mN.96,726975,55004,109,4310,1 −=−⋅+⋅ Para realizar o dimensionamento da terça, deve-se utilizar o maior valor, em módulo, dentre os encontrados acima. Portanto mNM Sdx .96,7269, = , obtido com a combinação (III). - Em torno do eixo y: (I) vpyscypy MMM ,,, 84,05,125,1 ⋅+⋅+⋅ (I) ( ) ( ) mN.35,870,084,061,455,115,1525,1 −=⋅+−⋅+−⋅ (II) vpyscypy MMM ,,, 4,12,125,1 ⋅+⋅+⋅ (II) ( ) ( ) mN.67,730,04,161,452,115,1525,1 −=⋅+−⋅+−⋅ (III) vsypy MM ,, 4,10,1 ⋅+⋅ (III) ( ) mN.15,150,04,115,150,1 −=⋅+−⋅ Portanto mNM Sdy .35,87, = , obtido com a combinação (I). Como os valores críticos dos momentos solicitantes de cálculo em torno dos eixos x e y são de combinações diferentes, deve-se analisar ambas as combinações, pois não deve-se misturar valores de combinações diferentes, uma vez que elas não ocorrem simultaneamente. Dessa forma temos que os valores dos momentos solicitantes de cálculo, em módulo, são: Combinação (I): mNM Sdx .12,3569, = mNM Sdy .35,87, = Combinação (III): mNM Sdx .96,7269, = mNM Sdy .15,15, = Como não existe esforço axial atuante na terça, uma vez que não está sendo considerado o esforço normal proveniente das barras de contraventamento, o dimensionamento da terça consiste em escolher um perfil e fazer a seguinte verificação para ambas as combinações: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 53 0,1 , , , , ≤+ Rdy Sdy Rdx Sdx M M M M Mx,Sd e My,Sd são os valores já determinados acima, e Mx,Rd e My,Rd são os valores dos momentos resistentes de cálculo em relação aos eixos x e y, respectivamente, obtidos com a consideração dos estados-limites últimos de flambagem lateral com torção (FLT), flambagem local da mesa comprimida (FLM) e flambagem local da alma (FLA). Também devem ser verificadas a cortante atuante na terça e a sua flecha. A força cortante solicitante é dada pelo maior valor dentre as três combinações apresentadas a seguir, considerando-se somente os carregamentos perpendiculares ao eixo x: (I) ( ) 2 584,05,125,1 ,, ⋅⋅+⋅+⋅ vpscxpx qqq (I) ( ) N29,2855 2 556,41284,042,4155,195,13725,1 = ⋅⋅+⋅+⋅ (II) ( ) 2 54,12,125,1 ,, ⋅⋅+⋅+⋅ vpscxpx qqq (II) ( ) N31,3121 2 556,4124,142,4152,195,13725,1 = ⋅⋅+⋅+⋅ (III) ( ) 2 54,10,1 , ⋅⋅−⋅ vspx qq (III) ( ) N97,5815 2 524,17604,195,1370,1 −= ⋅⋅−⋅ Portanto NVSd 97,5815= , obtido com a combinação (III). A NBR 8800/08 apresenta dois limites máximos de flecha para terças de cobertura: (I) L/180 = 500/180 = 2,78 cm: considerar combinações raras de serviço, utilizando- se as ações variáveis de mesmo sentido que o da ação permanente; (II) L/120 = 500/120 = 4,17 cm: considerar apenas as ações variáveis de sentido oposto ao da ação permanente (vento de sucção) com seu valor característico. Para a realização desse dimensionamento adotou-se o perfil U102 x 43,7 x 8,1 x 7,5 x 10,79. Os dados necessários para o dimensionamento das terças foram obtidos pela tabela 2.2 abaixo, já que o AutoMETAL não fornece alguns valores necessários para o dimensionamento. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 54 Figura 2.53 - Dimensões dos perfis U laminados Tabela 2.2 - Dados dos perfis U laminados Dimensões Peso por m Área Eixo x - x Eixo y - y d b tw tf I W Z rx I W Z ry pol. mm mm mm mm kg/m cm² cm4 cm³ cm³ cm cm4 cm³ cm³ cm 3 76 35,80 4,30 6,90 6,11 7,78 68,90 18,10 21,30 2,98 8,20 3,30 6,60 1,03 3 76 38,00 6,60 6,90 7,44 9,48 77,20 20,30 24,60 2,85 10,30 3,80 7,60 1,043 76 40,50 9,00 6,90 8,93 11,40 86,30 22,70 28,20 2,75 12,70 4,40 8,90 1,06 4 102 40,10 4,60 7,50 7,95 10,10 159,50 31,40 36,80 3,97 13,10 4,60 9,20 1,14 4 102 41,80 6,30 7,50 9,30 11,90 174,40 34,30 41,20 3,84 15,50 5,10 10,20 1,14 4 102 43,70 8,10 7,50 10,79 13,70 190,60 37,50 46,00 3,73 18,00 5,60 11,40 1,15 • Momento fletor resistente de cálculo em torno do eixo x: - Flambagem lateral com torção (FLT): 39,217 15,1 250 === y b r Lλ , onde Lb é o comprimento destravado. y p f E ⋅= 76,1λ , onde E = 20000 kN/cm² e fy = 25 kN/cm² 78,49 25 2000076,1 =⋅=pλ y w y y r I C Jr JI 2 1 1 2711 38,1 β βλ ⋅⋅ ++⋅ ⋅⋅ ×⋅ = [ ]33 2)( 3 1 fwf tbttdJ ⋅⋅+⋅−= [ ] 4433 903,202,290315,77,4321,8)5,7102( 3 1 cmmmJ ==⋅⋅+⋅−= FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 55 JE Wf ry ⋅ ⋅− = )( 1 σβ yr f⋅= 3,0σ 0113,0 903,220000 5,37)253,025( 1 = ⋅ ⋅⋅− =β −+− −+−−− = wffwf wffwffwff w ttdttb ttdttbtdtbt C )()5,0(6 )(2)5,0(3 12 )()5,0( 23 −+⋅− −+⋅−−⋅− = 81,0)75,02,10(75,0)81,05,037,4(6 81,0)75,02,10(275,0)81,05,037,4(3 12 )75,02,10()81,05,037,4(75,0 23 wC 663,330 cmCw = 87,376 18 0113,063,3302711 0113,0903,215,1 903,21838,1 2 = ⋅⋅ ++⋅ ⋅⋅ ⋅⋅ =rλ rp λλλ << , portanto: 11 )( a pl pr p rplpl a b Rd M MMM C M γλλ λλ γ ≤ − − −−= CBA b MMMM MC 3435,2 5,12 max max +++ = O valor do Cb é obtido em função do tipo de carregamento atuante no perfil. Como todos os carregamentos são distribuídos ao longo da barra, podemos calcular o Cb para uma carga distribuída qualquer que o valor será o mesmo para todas as cargas e todas as combinações entre essas cargas. Assim, calculando-se o Cb para a carga permanente. O diagrama de momento fletor, em N.m para a carga permanente de 139,31 N/m é dado pela figura 2.54. Figura 2.54 - Diagrama de momento fletor (N.m) Mmax = 435,34 N.m MA = 190,46 N.m MB = 326,51 N.m MC = 408,13 N.m 30,1 13,408351,326446,190334,4355,2 34,4355,12 = ⋅+⋅+⋅+⋅ ⋅ =bC cmkNfZM ypl .11502546 =⋅=⋅= FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 56 ( )WfM ryr σ−= ( ) cmkNM r ⋅=⋅−= 25,6565,37253,025 1,1 1150 78,4987,376 78,4939,217)25,6561150(1150 1,1 3,1 ≤ − − −−=RdM cmkNcmkNM Rd ⋅≤⋅= 45,104508,1060 cmkNM Rd ⋅= 45,1045 - Flambagem local de mesa (FLM): 83,5 75,0 37,4 === t bλ 75,10 25 2000038,038,0 === y p f Eλ pλλ < , portanto: cmkN fZM M a y a pl Rd ⋅= ⋅ = ⋅ == 45,1045 1,1 2546 11 γγ - Flambagem local de alma (FLA): 74,10 81,0 75,022,10 = ⋅− == wt hλ 35,106 25 2000076,376,3 === y p f Eλ pλλ < , portanto: cmkN fZM M a y a pl Rd ⋅= ⋅ = ⋅ == 45,1045 1,1 2546 11 γγ Portanto, o momento fletor resistente de cálculo em torno do eixo x será o menor dentre os obtidos por FLT, FLM e FLA. Assim: cmkN fW cmkNM a y Rdx .41,12781,1 255,3750,150,145,1045 1 , = ⋅⋅ = γ ⋅⋅ ≤⋅= OK! Mx,Rd = 1045,45 kN.cm • Momento fletor resistente de cálculo em torno do eixo y: - Flambagem lateral com torção (FLT): Não se aplica, pois não existe flambagem lateral com torção em torno do eixo de menor inércia, que neste caso é o eixo y. - Flambagem local de mesa (FLM): FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 57 Este estado-limite aplica-se só quando a extremidade livre das mesas for comprimida pelo momento fletor. Como estamos analisando a seção do meio do vão da terça, onde existe a linha de corrente, o momento fletor em torno do eixo y está tracionando a extremidade livre da mesa. Assim, esse estado-limite não se aplica. O cálculo será mantido apenas para fins didáticos. 83,5 75,0 37,4 === t bλ 75,10 25 2000038,038,0 === y p f Eλ pλλ < , portanto: cmkN fZM M a y a pl Rd ⋅= ⋅ = ⋅ == 09,259 1,1 254,11 11 γγ - Flambagem local de alma (FLA): Este estado-limite aplica-se só quando a alma for comprimida pelo momento fletor. Como estamos analisando a seção do meio do vão da terça, onde existe a linha de corrente, o momento fletor em torno do eixo y está comprimindo a alma. Assim, esse estado-limite deve ser considerado. 74,10 81,0 75,022,10 = ⋅− == wt hλ 68,31 25 2000012,112,1 === y p f Eλ pλλ < , portanto: cmkN fZM M a y a pl Rd ⋅= ⋅ = ⋅ == 09,259 1,1 254,11 11 γγ Portanto, o momento fletor resistente de cálculo em torno do eixo y será o obtido por FLA. Assim: cmkN fW cmkNM a y Rdy .91,1901,1 256,550,150,109,259 1 , = ⋅⋅ = γ ⋅⋅ ≤⋅= Não OK! My,Rd = 190,91 kN.cm Resumindo: mNcmkNM Rdx ⋅=⋅= 5,1045445,1045, mNcmkNM Rdy ⋅=⋅= 1,190991,190, A seguir, procede-se com a verificação do perfil, segundo a formulação já apresentada anteriormente: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 58 0,1 , , , , ≤+ Rdy Sdy Rdx Sdx M M M M Conforme já mencionado, faremos a análise das combinações (I) e (III). (I) 0,1 1,1909 35,87 5,10454 12,3569 ≤+ 0,1046,0341,0 ≤+ 0,1387,0 ≤ OK! (III) 0,1 1,1909 15,15 5,10454 96,7269 ≤+ 0,1008,0695,0 ≤+ 0,1703,0 ≤ OK! Portanto o perfil está verificado quanto à flexão obliqua! • Força cortante resistente de cálculo: 74,10 81,0 75,022,10 = ⋅− == wt hλ y V p f Ek ⋅ = 10,1λ kV = 5,0 para almas sem enrijecedores transversais. 57,69 25 20000510,1 =⋅=pλ pλλ < , portanto: 1a pl Rd V V γ = kNftdfAV ywywpl 93,1232581,02,1060,060,060,0 =⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅= NkNVRd 11266066,1121,1 93,123 === Para fazer a verificação quanto à força cortante, devemos ter: RdSd VV ≤ NN 11266097,5815 ≤ OK! Portanto o perfil está verificado quanto à força cortante! FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 59 • Flecha: Como existe uma linha de corrente, a flecha no meio do vão perpendicular ao eixo y é nula. Assim, será calculada apenas a flecha no meio do vão perpendicular ao eixo x. Devem ser analisadas duas situações: - Combinações raras com ações variáveis de mesmo sentido que a permanente: Combinação 1: VPventoSCxpx qqqq ⋅++= 1,,1 ψ mNq /14,67756,4123,042,41595,1371 =⋅++= Combinação 2: SCxSCVPpx qqqq ,1,2 ⋅++= ψ mNq /30,84142,4157,056,41295,1372 =⋅++= Portanto: q = 841,30 N/m = 0,008413 kN/cm. Para carga distribuída temos a seguinte fórmula para a flecha no meio do vão: cm IE Lq 80,1 6,19020000384 500008413,05 384 5 44 = ⋅⋅ ⋅⋅ = ⋅⋅ ⋅⋅ =δ Para verificar a flecha devemos ter: )max( Iδδ ≤ cmcm 78,280,1 ≤ OK! - Somente vento de sucção com seu valor característico: qVS = 1760,24 N/m = 0,0176024 kN/cm Para carga distribuída temos a seguinte fórmula para a flecha no meio do vão: cm IELq 76,3 6,19020000384 5000176024,05 384 5 44 = ⋅⋅ ⋅⋅ = ⋅⋅ ⋅⋅ =δ Para verificar a flecha devemos ter: )max( IIδδ ≤ cmcm 17,476,3 ≤ OK! Portanto o perfil está verificado quanto à flecha! Assim, o perfil U102 x 43,7 x 8,1 x 7,5 x 10,79 adotado pode ser utilizado. Porém como no AutoMETAL não existe um perfil que apresente exatamente essas FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 60 medidas, para a determinação do peso total da estrutura no AutoMETAL foi utilizado o perfil mais próximo existente, que é o perfil 102,0 x 42,0 x 8,00 x 6,27 x 9,3, conforme já informado anteriormente. 2.5. Verificação do Dimensionamento das Barras • Dados considerados: Módulo de Elasticidade do aço: E = 200000 MPa = 20000 kN/cm2 Módulo de Elasticidade transversal do aço: G = 77000 MPa = 7700 kN/cm² Perfil considerado: Dupla Cantoneira de Abas Iguais Aço ASTM A36: fy = 250 MPa = 25 kN/cm2 fu = 400 MPa = 40 kN/cm2 As ligações serão todas executadas com soldas longitudinais, sendo que os esforços serão transmitidos apenas por uma das abas de cada cantoneira. Nesse caso o valor do Ct deve ser determinado da seguinte forma: c c t l eC −= 1 Como a determinação do Ct depende do comprimento de solda lc, que será determinado no momento do cálculo das ligações, para a verificação do dimensionamento das barras será considerado que o comprimento de solda é suficiente para garantir que tenha-se o valor máximo para o Ct, ou seja: Ct = 0,9. O cálculo do valor real do Ct e da resistência à tração por ruptura da seção líquida de cada barra será determinado no item 2.7, referente ao cálculo das ligações. Para as verificações à tração e compressão, foram utilizados os seguintes coeficientes de segurança: • Tração Escoamento da seção bruta: γa1 = 1,10 Ruptura da seção líquida: γa2 = 1,35 • Compressão γa1 = 1,10 Foi adotado o seguinte limite máximo de esbeltez das barras: λmax = 200. Segundo a NBR8800/08, deve ser consultada a tabela "F.1 - Valores de (b/t)lim" para verificar a flambagem local de barras comprimidas. Por esta tabela, a dupla cantoneira se enquadra no grupo 3: Abas de cantoneiras simples ou múltiplas providas FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 61 de chapas de travejamento. Para este caso e com fy = 25 kN/cm2 será utilizado o seguinte valor limite para a relação entre largura e espessura: 73,12 25 2000045,045,0 lim =×=×= yf E t b Além disso, segundo o anexo F da NBR8800/08, para seções que possuem apenas elementos AL, como no caso de cantoneiras, temos que: Q = Qs. • Verificação: Banzo Superior Dados colhidos no AutoMETAL : Perfil 2L - 76,2x76,2x4,76x4,76x11,04 Figura 2.55 - Dados do perfil ycg = 2,082 cm x0 = 0 cmy 84,12476,0082,20 ≅−= (centro de cisalhamento está no eixo da aba, portanto deve-se descontar metade da espessura da aba) cmyxrrr yx 48,484,1032,338,2 22222 0 2 0 22 0 =+++=+++= Cw ≈ 0 ( ) 433 0615,1476,02476,062,7 3 14 3 1 cmtbJ = ⋅−=⋅=∑ (calculado pelo eixo do perfil) Barras mais solicitadas à tração e à compressão: 16 e 21 Tração máxima: Nt,Sd = 15636,86 kgf = 156,37 kN Compressão máxima: Nc,Sd = 10192,50 kgf = 101,93 kN Lx = 1,694 m = 169,4 cm Ly = 3,389 m = 338,9 cm Portanto: 4,1694,1691 =⋅=⋅ xx LK 9,3389,3381 =⋅=⋅ yy LK FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 62 4,1694,1691 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Tração - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 55,3191,1 2506,14 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 206,14 cmAA gn == Portanto: 2654,1206,149,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 93,37435,1 40654,12 2, = ⋅ = Nt,Rd1 = 319,55 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 374,93 kN Nt,Rd = 319,55 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 156,37 kN < 319,55 kN, então: OK! Compressão 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 01,16 476,0 62,7 == t b FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 63 Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 74,2591,001,1673,1245,0 =<=<= yy f E t b f E , temos que: 910,0 20000 25 476,0 62,776,0340,176,0340,1 =−=−== E f t bQQ ys Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 29,5504,169 8020000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 84,2669,338 26,15520000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 24,4070615,177004,169 020000 48,4 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 98,22124,40784,266 48,484,1124,40784,266411 48,484,112 24,40784,266 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 550,29 kN Ne < Neyz = 221,98 kN Ne = 221,98 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 20,1 98,221 2506,1491,0 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,120,10 <=λ , temos: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 64 547,0658,0658,0 22 0 2,1 === λχ kN fAQ N a yg Rdc 06,1591,1 2506,1491,0547,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 101,93 kN < 159,06 kN, então: OK! Índice de Esbeltez 20018,71 38,2 4,169 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20008,102 32,3 9,338 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Banzo superior verificado! Pelos cálculos realizados acima, foram encontrados os seguintes índices de esbeltez para o banzo superior: 71,18 e 102,08. Com isso, pode-se dizer que o maior índice de esbeltez do banzo superior é 102,08. Esse valor é o mesmo encontrado pelos cálculos realizados pelo AutoMETAL (102), que pode ser verificado na figura 2.56: Figura 2.56 - Índice de esbeltez do banzo superior Outro fato que pode ser percebido pelos cálculos realizados acima, é que o perfil está com folga, com relação aos esforços, já que os esforços atuantes são bem menores que os esforços resistentes, tanto na tração quanto na compressão. Isso nos leva a crer que o índice de esbeltez é que está comandando o dimensionamento. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 65 Porém, ao observar o índice de esbeltez encontrado, 102, percebe-se que ele também possui certa folga com relação ao valor limite de 200. Portanto, como odimensionamento do AutoMETAL foi feito utilizando-se a norma NBR8800/86 e não a NBR8800/08, é razoável que seja verificado se um perfil mais leve pode ser utilizado no banzo superior. Um perfil de dimensão imediatamente inferior e de peso menor ao utilizado (2L - 76,2 x 76,2 x 4,76 x 4,76; peso: 11,04 kg/m), é o seguinte: 2L - 63,5 x 63,5 x 4,76 x 4,76; peso: 9,14 kg/m. A verificação desse perfil é apresentada a seguir: Dados colhidos no AutoMETAL : Perfil 2L - 63,5x63,5x4,76x4,76x9,14 Figura 2.57 - Dados do perfil ycg = 1,763 cm x0 = 0 cmy 53,12476,0763,10 ≅−= (centro de cisalhamento está no eixo da aba, portanto deve-se descontar metade da espessura da aba) cmyxrrr yx 77,353,1081,299,1 2222 2 0 2 0 22 0 =+++=+++= Cw ≈ 0 ( ) 433 8789,0476,02476,035,6 3 14 3 1 cmtbJ = ⋅−=⋅=∑ (calculado pelo eixo do perfil) Barras mais solicitadas à tração e à compressão: 16 e 21 Tração máxima: Nt,Sd = 15636,86 kgf = 156,37 kN Compressão máxima: Nc,Sd = 10192,50 kgf = 101,93 kN Lx = 1,694 m = 169,4 cm Ly = 3,389 m = 338,9 cm Portanto: 4,1694,1691 =⋅=⋅ xx LK 9,3389,3381 =⋅=⋅ yy LK 4,1694,1691 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 66 Tração - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 64,2631,1 256,11 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 26,11 cmAA gn == Portanto: 244,106,119,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 33,30935,1 4044,10 2, = ⋅ = Nt,Rd1 = 263,64 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 309,33 kN Nt,Rd = 263,64 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 156,37 kN < 263,64 kN, então: OK! Compressão 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 34,13 476,0 35,6 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 67 Como 74,2591,034,1373,1245,0 =<=<= yy f E t b f E , temos que: 982,0 20000 25 476,0 35,676,0340,176,0340,1 =−=−== E f t bQQ ys Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 42,3164,169 4620000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 50,1579,338 64,9120000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 15,4768789,077004,169 020000 77,3 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 73,14615,47650,157 77,353,1115,47650,157411 77,353,112 15,47650,157 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 316,42 kN Ne < Neyz = 146,73 kN Ne = 146,73 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 39,1 73,146 256,11982,0 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,139,10 <=λ , temos: 445,0658,0658,0 22 0 39,1 === λχ FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 68 kN fAQ N a yg Rdc 21,1151,1 256,11982,0445,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 101,93 kN < 115,21 kN, então: OK! Índice de Esbeltez 20013,85 99,1 4,169 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20060,120 81,2 9,338 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Com essa verificação nota-se que o maior índice de esbeltez para esse perfil é 120,60, inferior ao limite de 200. A resistência à compressão do mesmo (115,21 kN) é superior ao esforço solicitante (101,93 kN). Portanto, fazendo o dimensionamento pela NBR8800/08, é possível utilizar um perfil mais leve, devendo-se realmente alterar o perfil determinado pelo AutoMETAL. Dessa forma, o perfil que deve ser utilizado no banzo superior é o 2L - 63,5 x 63,5 x 4,76 x 4,76; peso: 9,14 kg/m. Banzo Inferior Dados colhidos no AutoMETAL : Perfil 2L - 76,2x76,2x4,76x4,76x11,04 Figura 2.58 - Dados do perfil ycg = 2,082 cm x0 = 0 cmy 84,12476,0082,20 ≅−= (centro de cisalhamento está no eixo da aba) cmyxrrr yx 48,484,1032,338,2 22222 0 2 0 22 0 =+++=+++= Cw ≈ 0 ( ) 433 0615,1476,02476,062,7 3 14 3 1 cmtbJ = ⋅−=⋅=∑ (calculado pelo eixo do perfil) FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 69 Barras mais solicitadas à tração: Barras 5 e 8 Tração máxima: Nt,Sd = 9156,592 kgf = 91,57 kN Com relação à compressão, como as barras das extremidades do banzo inferior da treliça possuem comprimento maior que as demais, serão verificadas as barras mais solicitadas à compressão, e também as barras de maior comprimento, que podem ser críticas mesmo apresentando esforços solicitantes inferiores, uma vez que possuem maior comprimento de flambagem. Barra mais solicitada à compressão: Barra 4 Compressão máxima: Nc,Sd = 12772,6 kgf = 127,73 kN Lx = 1,678 m = 167,8 cm Ly = 3,356 m = 335,6 cm Portanto: 8,1678,1671 =⋅=⋅ xx LK 6,3356,3351 =⋅=⋅ yy LK 8,1678,1671 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Barras com maior comprimento: Barras 1 e 12 Compressão máxima: Nc,Sd = 1709,43 kgf = 17,09 kN Lx = 1,985 m = 198,5 cm Ly = 3,663 m = 366,3 cm Portanto: 5,1985,1981 =⋅=⋅ xx LK 3,3663,3661 =⋅=⋅ yy LK 5,1985,1981 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Tração - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 55,3191,1 2506,14 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 70 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 206,14 cmAA gn == Portanto: 2654,1206,149,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 93,37435,1 40654,12 2, = ⋅ = Nt,Rd1 = 319,55 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 374,93 kN Nt,Rd = 319,55 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 91,57 kN < 319,55 kN, então: OK! Compressão • Barra mais solicitada à compressão: Barra 4 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 01,16 476,0 62,7 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 74,2591,001,1673,1245,0 =<=<= yy f E t b f E , temos que: 910,0 20000 25 476,0 62,776,0340,176,0340,1 =−=−== E f t bQQ ys Força axial de flambagem elástica: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 71 Segundo o anexoE da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 84,5608,167 8020000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 11,2726,335 26,15520000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 24,4070615,177008,167 020000 48,4 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 15,22524,40711,272 48,484,1124,40711,272411 48,484,112 24,40711,272 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 560,84 kN Ne < Neyz = 225,15 kN Ne = 225,15 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 19,1 15,225 2506,1491,0 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,119,10 <=λ , temos: 553,0658,0658,0 22 0 19,1 === λχ kN fAQ N a yg Rdc 80,1601,1 2506,1491,0553,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 127,73 kN < 160,80 kN, então: OK! Índice de Esbeltez FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 72 20050,70 38,2 8,167 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20008,101 32,3 6,335 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Banzo inferior mais solicitado verificado! • Barras com maior comprimento: Barras 1 e 12 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 01,16 476,0 62,7 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 74,2591,001,1673,1245,0 =<=<= yy f E t b f E , temos que: 910,0 20000 25 476,0 62,776,0340,176,0340,1 =−=−== E f t bQQ ys Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 77,4005,198 8020000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 41,2283,366 26,15520000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 73 ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 24,4070615,177005,198 020000 48,4 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 19,19724,40741,228 48,484,1124,40741,228411 48,484,112 24,40741,228 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 400,77 kN Ne < Neyz = 197,19 kN Ne = 197,19 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 27,1 19,197 2506,1491,0 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,127,10 <=λ , temos: 509,0658,0658,0 22 0 27,1 === λχ kN fAQ N a yg Rdc 01,1481,1 2506,1491,0509,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 17,09 kN < 148,01 kN, então: OK! Índice de Esbeltez 20040,83 38,2 5,198 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20033,110 32,3 3,366 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Banzo inferior de maior comprimento verificado! Pelos cálculos realizados acima, foram encontrados os seguintes índices de esbeltez para o banzo inferior: 70,50, 101,08, 83,40 e 110,33. Com isso, pode-se dizer que o maior índice de esbeltez do banzo inferior é 110,33. Esse valor é o mesmo encontrado pelos cálculos realizados pelo AutoMETAL (110), que pode ser verificado na figura 2.59. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 74 Figura 2.59 - Índice de esbeltez do banzo inferior Para o banzo inferior, também existe uma grande folga entre o índice de esbeltez encontrado de 110 e o limite de 200. Porém, a verificação da barra mais solicitada à compressão apresentou uma resistência próxima ao valor do esforço solicitante, respectivamente 160,8 kN e 127,73 kN. A folga com relação à resistência não é muito grande, porém, também será feita uma verificação de um perfil mais leve, como foi feito no caso do banzo superior. Um perfil de dimensão imediatamente inferior e de peso menor ao utilizado (2L - 76,2 x 76,2 x 4,76 x 4,76; peso: 11,04 kg/m), é o seguinte: 2L - 63,5 x 63,5 x 4,76 x 4,76; peso: 9,14 kg/m. A verificação desse perfil é apresentada a seguir: Dados colhidos no AutoMETAL : Perfil 2L - 63,5x63,5x4,76x4,76x9,14 Figura 2.60 - Dados do perfil ycg = 1,763 cm x0 = 0 cmy 53,12476,0763,10 ≅−= (centro de cisalhamento está no eixo da aba, portanto deve-se descontar metade da espessura da aba) cmyxrrr yx 77,353,1081,299,1 2222 2 0 2 0 22 0 =+++=+++= Cw ≈ 0 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 75 ( ) 433 8789,0476,02476,035,6 3 14 3 1 cmtbJ = ⋅−=⋅=∑ (calculado pelo eixo do perfil) Barras mais solicitadas à tração: Barras 5 e 8 Tração máxima: Nt,Sd = 9156,592 kgf = 91,57 kN Será verificada primeiramente a barra mais solicitada a compressão. Caso o perfil não resista, não será necessário verificar a barra de maior comprimento. Barra mais solicitada à compressão: Barra 4 Compressão máxima: Nc,Sd = 12772,6 kgf = 127,73 kN Lx = 1,678 m = 167,8 cm Ly = 3,356 m = 335,6 cm Portanto: 8,1678,1671 =⋅=⋅ xx LK 6,3356,3351 =⋅=⋅ yy LK 8,1678,1671 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Tração - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 64,2631,1 256,11 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 26,11 cmAA gn == Portanto: 244,106,119,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 33,30935,1 4044,10 2, = ⋅ = FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 76 Nt,Rd1 = 263,64 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 309,33 kN Nt,Rd = 263,64 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 91,57 kN < 263,64 kN, então: OK! Compressão 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 34,13 476,0 35,6 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 74,2591,034,1373,1245,0 =<=<= yy f E t b f E , temos que: 982,0 20000 25 476,0 35,676,0340,176,0340,1 =−=−== E f t bQQ ys Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 48,3228,167 4620000 22 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 61,1606,335 64,9120000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 77 ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 15,4768789,077008,167 020000 77,3 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 37,14915,47661,160 77,353,1115,47661,160411 77,353,112 15,47661,160 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 322,48 kN Ne < Neyz = 149,37 kN Ne = 149,37 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 38,1 37,149 256,11982,0 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,138,10 <=λ , temos: 451,0658,0658,0 22 0 38,1 === λχ kN fAQ N a yg Rdc 76,1161,1 256,11982,0451,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd > Nc,Rd → 127,73 kN > 116,76 kN, então: NÃO OK! Índice de Esbeltez 20032,84 99,1 8,167 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 2004,119 81,2 6,335 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Com essa verificação nota-se que o maior índice de esbeltez para esse perfil é 119,4, inferior ao limite de 200. Porém, a resistência à compressão do mesmo (116,76 kN) é inferior ao esforço solicitante (127,73 kN), apesar de próximo. Portanto, fazendo o dimensionamento pela NBR8800/08, não é possível utilizar um perfil mais leve, devendo-se empregar o perfil determinado pelo AutoMETAL. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 78 Diagonal Dados colhidos no AutoMETAL : Perfil 2L - 63,5x63,5x4,76x4,76x9,14 Figura 2.61 - Dados do perfil ycg = 1,764 cm x0 = 0 cmy 53,12476,0764,10 ≅−= (centro de cisalhamento está no eixo da aba) cmyxrrr yx 77,353,1081,299,1 2222 2 0 2 0 22 0 =+++=+++= Cw ≈ 0 ( ) 433 8789,0476,02476,035,6 3 14 3 1 cmtbJ = ⋅−=⋅=∑ (calculado pelo eixo do perfil) Barras mais solicitadas à tração: Barras 25 e 36 Tração máxima: Nt,Sd = 5571,509 kgf = 55,72 kN Com relação à compressão, como as barras das extremidades do banzo inferior da treliça possuem comprimento maior que as demais, serão verificadas as barras mais solicitadas à compressão, e também as barras de maior comprimento, que podem ser críticas mesmo apresentando esforços solicitantes inferiores, uma vez que possuem maior comprimento de flambagem. Barras mais solicitadas à compressão: Barra 25 e 36 Compressão máxima: Nc,Sd = 8536,88 kgf = 85,37 kN Lx = 1,878 m = 187,8 cm Ly = 1,878 m = 187,8 cm Portanto: 8,1878,1871 =⋅=⋅ xx LK 8,1878,1871 =⋅=⋅ yy LK 8,1878,1871 =⋅=⋅ yy LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 79 Barras com maior comprimento: Barras 30 e 31 Compressão máxima: Nc,Sd = 1881,11 kgf = 18,81 kN Lx = 2,628 m = 262,8 cm Ly = 2,628 m = 262,8 cm Portanto: 8,2628,2621 =⋅=⋅ xx LK 8,2628,2621 =⋅=⋅ yy LK 8,2628,2621 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Tração - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 64,2631,1 256,11 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 26,11 cmAA gn == Portanto: 244,106,119,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 33,30935,1 4044,10 2, = ⋅ = Nt,Rd1 = 263,64 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 309,33 kN Nt,Rd = 263,64 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 55,72 kN < 263,64 kN, então: OK! Compressão FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 80 • Barras mais solicitadas à compressão: Barras 25 e 36 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 34,13 476,0 35,6 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 74,2591,034,1373,1245,0 =<=<= yy f E t b f E , temos que: 982,0 20000 25 476,0 35,676,0340,176,0340,1 =−=−== E f t bQQ ys Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 45,2578,187 4620000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 89,5128,187 64,9120000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 15,4768789,077008,187 020000 77,3 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 92,35015,47689,512 77,353,1115,47689,512411 77,353,112 15,47689,512 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 81 Nex = 257,45 kN Ne < Neyz = 350,92 kN Ne = 257,45 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 05,1 45,257 256,11982,0 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,105,10 <=λ , temos: 630,0658,0658,0 22 0 05,1 === λχ kN fAQ N a yg Rdc 10,1631,1 256,11982,0630,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 85,37 kN < 163,10 kN, então: OK! Índice de Esbeltez 20037,94 99,1 8,187 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20083,66 81,2 8,187 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Diagonal mais solicitada verificada! • Barras com maior comprimento: Barras 30 e 31 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 34,13 476,0 35,6 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 82 Como 74,2591,034,1373,1245,0 =<=<= yy f E t b f E , temos que: 982,0 20000 25 476,0 35,676,0340,176,0340,1 =−=−== E f t bQQ ys Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 47,1318,262 4620000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde:( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 92,2618,262 64,9120000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 15,4768789,077008,262 020000 77,3 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 60,22715,47692,261 77,353,1115,47692,261411 77,353,112 15,47692,261 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 131,47 kN Ne < Neyz = 227,60 kN Ne = 131,47 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 47,1 47,131 256,11982,0 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,147,10 <=λ , temos: 405,0658,0658,0 22 0 47,1 === λχ FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 83 kN fAQ N a yg Rdc 85,1041,1 256,11982,0405,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 18,81 kN < 104,85 kN, então: OK! Índice de Esbeltez 20006,132 99,1 8,262 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20052,93 81,2 8,262 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Diagonal de maior comprimento verificada! Pelos cálculos realizados acima, foram encontrados os seguintes índices de esbeltez para a diagonal: 94,37, 66,83, 132,06 e 93,52. Com isso, pode-se dizer que o maior índice de esbeltez da diagonal é 132,06. Esse valor é o mesmo encontrado pelos cálculos realizados pelo AutoMETAL (132), que pode ser verificado na figura 2.62. Figura 2.62 - Índice de esbeltez da diagonal Para a diagonal, existe uma grande folga com tanto com relação ao índice de esbeltez quanto com relação aos esforços. Assim, será verificado um perfil mais leve. Um perfil de dimensão imediatamente inferior e de peso menor ao utilizado (2L - 63,5 x 63,5 x 4,76 x 4,76; peso: 9,14 kg/m), é o seguinte: 2L - 50,8 x 50,8 x 4,76 x 4,76; peso: 7,26 kg/m. A verificação desse perfil é apresentada a seguir: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 84 Dados colhidos no AutoMETAL : Perfil 2L - 50,8x50,8x4,76x4,76x7,26 Figura 2.63 - Dados do perfil ycg = 1,446 cm x0 = 0 cmy 21,12476,0446,10 ≅−= (centro de cisalhamento está no eixo da aba, portanto deve-se descontar metade da espessura da aba) cmyxrrr yx 07,321,1032,26,1 2222 2 0 2 0 22 0 =+++=+++= Cw ≈ 0 ( ) 433 6963,0476,02476,008,5 3 14 3 1 cmtbJ = ⋅−=⋅=∑ (calculado pelo eixo do perfil) Barras mais solicitadas à tração: Barras 25 e 36 Tração máxima: Nt,Sd = 5571,509 kgf = 55,72 kN Será verificada primeiramente a barra mais solicitada a compressão. Caso o perfil não resista, não será necessário verificar a barra de maior comprimento. Barras mais solicitadas à compressão: Barra 25 e 36 Compressão máxima: Nc,Sd = 8536,88 kgf = 85,37 kN Lx = 1,878 m = 187,8 cm Ly = 1,878 m = 187,8 cm Portanto: 8,1878,1871 =⋅=⋅ xx LK 8,1878,1871 =⋅=⋅ yy LK 8,1878,1871 =⋅=⋅ yy LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Tração - Escoamento da seção bruta: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 85 kN fA N a yg Rdt 18,2081,1 2516,9 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 216,9 cmAA gn == Portanto: 224,816,99,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 27,24435,1 4024,8 2, = ⋅ = Nt,Rd1 = 208,18 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 244,27 kN Nt,Rd = 208,18 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 55,72 kN < 208,18 kN, então: OK! Compressão 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 67,10 476,0 08,5 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 73,1245,067,10 =<= yf E t b , temos que: 0,1== sQQ FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 86 Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 96,1308,187 4,2320000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 31,2768,187 37,4920000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 87,5686963,077008,187 020000 07,3 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 90,24687,56831,276 07,321,1187,56831,276411 07,321,112 87,56831,276 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 130,96 kN Ne < Neyz = 246,90 kN Ne = 130,96 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 32,1 96,130 2516,90,1 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,132,10 <=λ , temos: 482,0658,0658,0 22 0 32,1 === λχ kN fAQ N a yg Rdc 34,1001,1 2516,90,1482,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 85,37 kN < 100,34 kN, então: OK! Índice de Esbeltez FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 87 20038,117 6,1 8,187 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20095,80 32,2 8,187 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Como a barra mais solicitada passou na verificação, também será analisada a barra de maior comprimento. Barras com maior comprimento: Barras 30 e 31 Compressão máxima: Nc,Sd = 1881,11 kgf = 18,81 kN Lx = 2,628 m = 262,8 cm Ly = 2,628 m = 262,8 cm Portanto: 8,2628,2621 =⋅=⋅ xx LK 8,2628,2621 =⋅=⋅ yy LK 8,2628,2621 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Compressão 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 67,10 476,0 08,5 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 73,1245,067,10 =<= yf E t b , temos que: 0,1== sQQ Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 88 a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 88,668,262 4,2320000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 10,1418,262 37,4920000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 87,5686963,077008,262 020000 07,3 11 2 2 222 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 62,13487,5681,141 07,321,1187,5681,141411 07,321,112 87,5681,141 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 66,88 kN Ne < Neyz = 134,62 kN Ne = 66,88 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 85,1 88,66 2516,90,1 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,185,10 >=λ , temos: 256,0 85,1 877,0877,0 22 0 === λ χ kN fAQ N a yg Rdc 29,531,1 2516,90,1256,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 18,81 kN < 53,29 kN, então: OK! Índice de Esbeltez 20025,164 6,1 8,262 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 89 20028,113 32,2 8,262 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Com essa verificação nota-se que o maior índice de esbeltez para esse perfil é 164,25 (para a barra de maior comprimento), inferior ao limite de 200. A resistência à compressão tanto para a barra mais solicitada quanto para a de maior comprimento (100,34 kN e 53,29 kN, respectivamente) é superior ao esforço solicitante (85,37 kN e 18,81 kN, respectivamente). Portanto, fazendo o dimensionamento pela NBR8800/08, é possível utilizar um perfil mais leve, devendo-se realmente alterar o perfil determinado pelo AutoMETAL. Dessa forma, o perfil que deve ser utilizado na diagonal é o 2L - 50,8 x 50,8 x 4,76 x 4,76; peso: 7,26 kg/m. Montante Dados colhidos no AutoMETAL : Perfil 2L - 44,5x44,5x4,76x4,76x6,30 Figura 2.64 - Dados do perfil ycg = 1,288 cm x0 = 0 cmy 05,12476,0288,10 ≅−= (centro de cisalhamento está no eixo da aba) cmyxrrr yx 69,205,1006,237,1 2222 2 0 2 0 22 0 =+++=+++= Cw ≈ 0 ( ) 433 6057,0476,02476,045,4 3 14 3 1 cmtbJ = ⋅−=⋅=∑ (calculado pelo eixo do perfil) Barras mais solicitadas à tração: Barras 37 e 49 Tração máxima: Nt,Sd = 5859,687 kgf = 58,60 kN Com relação à compressão, como as barras das extremidades do banzo inferior da treliça possuem comprimento maior que as demais, serão verificadas as barras mais solicitadas à compressão, e também as barras de maior comprimento, que podem ser críticas mesmo apresentando esforços solicitantes inferiores, uma vez que possuem maior comprimento de flambagem. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 90 Barras mais solicitadas à compressão: Barra 37 e 49 Compressão máxima: Nc,Sd = 4170,94 kgf = 41,71 kN Lx = 0,897 m = 89,7 cm Ly = 0,897 m = 89,7 cm Portanto: 7,897,891 =⋅=⋅ xx LK 7,897,891 =⋅=⋅ yy LK 7,897,891 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Barra com maior comprimento: Barra 43 Compressão máxima: Nc,Sd = 2949,31 kgf = 29,49 kN Lx = 2,258 m = 225,8 cm Ly = 2,258 m = 225,8 cm Portanto: 8,2258,2251 =⋅=⋅ xx LK 8,2258,2251 =⋅=⋅ yy LK 8,2258,2251 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Tração - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 81,1811,1 258 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 20,8 cmAA gn == Portanto: 22,789,0 cmAe =⋅= FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 91 kNN Rdt 33,21335,1 402,7 2, = ⋅ = Nt,Rd1 = 181,81 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 213,33 kN Nt,Rd = 181,81 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 58,60 kN < 181,81 kN, então: OK! Compressão • Barras mais solicitadas à compressão: Barras 37 e 49 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 35,9 476,0 45,4 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 73,1245,035,9 =<= yf E t b , temos que: 0,1== sQQ Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 99,3677,89 1520000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 92 ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 69,8297,89 82,3320000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 53,6446057,077007,89 020000 69,2 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 59,51553,64469,829 69,205,1153,64469,829411 69,205,112 53,64469,829 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 367,99 kN Ne < Neyz = 515,59 kN Ne = 367,99 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 74,0 99,367 2580,1 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,174,00 <=λ , temos: 795,0658,0658,0 22 0 74,0 === λχ kN fAQ N a yg Rdc 55,1441,1 2580,1795,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 41,77 kN < 144,55 kN, então: OK! Índice de Esbeltez 20047,65 37,1 7,89 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20054,43 06,2 7,89 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Montante mais solicitado verificado! • Barra com maior comprimento: Barra 43 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 93 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 35,9 476,0 45,4 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 73,1245,035,9 =<= yf E t b , temos que: 0,1== sQQ Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 07,588,225 1520000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 93,1308,225 82,3320000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 53,6446057,077008,225 020000 69,2 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 24,12653,64493,130 69,205,1153,64493,130411 69,205,112 53,64493,130 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 58,07 kN Ne < Neyz = 126,24 kNFACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 94 Ne = 58,07 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 86,1 07,58 2580,1 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,186,10 >=λ , temos: 253,0 86,1 877,0877,0 22 0 === λ χ kN fAQ N a yg Rdc 0,461,1 2580,1253,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 29,49 kN < 46,0 kN, então: OK! Índice de Esbeltez 20082,164 37,1 8,225 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20061,109 06,2 8,225 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Montante de maior comprimento verificado! Pelos cálculos realizados acima, foram encontrados os seguintes índices de esbeltez para o montante: 65,47, 43,54, 164,82 e 109,61. Com isso, pode-se dizer que o maior índice de esbeltez do montante é 164,82. Esse valor é o mesmo encontrado pelos cálculos realizados pelo AutoMETAL (165), que pode ser verificado na figura 2.65. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 95 Figura 2.65 - Índice de esbeltez do montante Para o montante, existe uma folga não muito grande folga com relação ao índice de esbeltez, porém existe uma folga grande com relação aos esforços. Assim, será verificado um perfil mais leve. Obsevando a lista de perfis do AutoMETAL, foi possível notar um perfil de mesma dimensão de aba, porém com uma espessura menor, resultando em um peso menor, não sendo necessário buscar um perfil com uma dimensão imediatamente inferior. Dessa forma, o perfil de peso menor ao utilizado (2L - 44,5 x 44,5 x 4,76 x 4,76; peso: 6,30 kg/m), é o seguinte: 2L - 44,5 x 44,5 x 3,17 x 4,76; peso: 4,28 kg/m. A verificação desse perfil é apresentada a seguir: Dados colhidos no AutoMETAL : Perfil 2L - 44,5x44,5x3,17x4,76x4,28 Figura 2.66 - Dados do perfil ycg = 1,230 cm x0 = 0 cmy 07,12317,023,10 ≅−= (centro de cisalhamento está no eixo da aba, portanto deve-se descontar metade da espessura da aba) cmyxrrr yx 69,207,1003,241,1 2222 2 0 2 0 22 0 =+++=+++= Cw ≈ 0 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 96 ( ) 433 1823,0317,02317,045,4 3 14 3 1 cmtbJ = ⋅−=⋅=∑ (calculado pelo eixo do perfil) Barras mais solicitadas à tração: Barras 37 e 49 Tração máxima: Nt,Sd = 5859,687 kgf = 58,60 kN Será verificada primeiramente a barra mais solicitada a compressão. Caso o perfil não resista, não será necessário verificar a barra de maior comprimento. Barras mais solicitadas à compressão: Barra 37 e 49 Compressão máxima: Nc,Sd = 4170,94 kgf = 41,71 kN Lx = 0,897 m = 89,7 cm Ly = 0,897 m = 89,7 cm Portanto: 7,897,891 =⋅=⋅ xx LK 7,897,891 =⋅=⋅ yy LK 7,897,891 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Tração - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 18,1231,1 2542,5 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 242,5 cmAA gn == Portanto: 288,442,59,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 59,14435,1 4088,4 2, = ⋅ = FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 97 Nt,Rd1 = 123,18 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 144,59 kN Nt,Rd = 123,18 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 58,60 kN < 123,18 kN, então: OK! Compressão 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 04,14 317,0 45,4 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 74,2591,004,1473,1245,0 =<=<= yy f E t b f E , temos que: 963,0 20000 25 317,0 45,476,0340,176,0340,1 =−=−== E f t bQQ ys Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 44,2657,89 82,1020000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 34,5467,89 27,2220000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 98 ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 99,1931823,077007,89 020000 69,2 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 0,18099,19334,546 69,207,1199,19334,546411 69,207,112 99,19334,546 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 265,44 kN Ne < Neyz = 180,0 kN Ne = 180,0 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 85,0 0,180 2542,5963,0 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,185,00 <=λ , temos: 739,0658,0658,0 22 0 85,0 === λχ kN fAQ N a yg Rdc 66,871,1 2542,5963,0739,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 41,77 kN < 87,66 kN, então: OK! Índice de Esbeltez 20062,63 41,1 7,89 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20019,44 03,2 7,89 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Como a barra mais solicitada passou na verificação, também será analisada a barra de maior comprimento. Barra com maior comprimento: Barra 43 Compressão máxima: Nc,Sd = 2949,31 kgf = 29,49 kN Lx = 2,258 m = 225,8 cm Ly = 2,258 m = 225,8 cm Portanto: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 99 8,2258,2251 =⋅=⋅ xx LK 8,2258,2251 =⋅=⋅ yy LK 8,2258,2251 =⋅=⋅ zz LK (considerando que as diagonais e montantes impedem a rotação e o empenamento das barras do banzo). Compressão 1 , a yg Rdc fAQ N γ χ ⋅⋅⋅ = Flambagem local: Segundo o anexo F da NBR8800/08: 04,14 317,0 45,4 == t b Para elementos do grupo 3 da tabela F.1: Como 74,2591,004,1473,1245,0 =<=<= yy f E t b f E , temos que: 963,0 20000 25 317,0 45,476,0340,176,0340,1 =−=−== E f t bQQ ys Força axial de flambagem elástica: Segundo o anexo E da NBR8800/08, para seções monossimétricas, cujo eixo y é o eixo de simetria, Ne será o menor dentre os seguintes valores: a) ( ) ( ) kNLK IEN xx x ex 89,418,225 82,1020000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi b) ( )[ ] ( )[ ] ( ) + −⋅⋅ −− − + = 2 2 00 2 00 14 11 12 ezey ezeyezey eyz NN ryNN ry NN N Onde: ( ) ( ) kNLK IE N yy y ey 22,868,225 27,2220000 2 2 2 2 = ⋅⋅ = ⋅ ⋅⋅ = pipi ( ) ( ) kNJGLK CE r N zz w ez 99,1931823,077008,225 020000 69,2 11 2 2 22 2 2 0 = ⋅+ ⋅⋅ = ⋅+ ⋅ ⋅⋅ = pipi Portanto: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES– DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 100 ( )[ ] ( )[ ]( ) kNN eyz 94,7799,19322,86 69,207,1199,19322,86411 69,207,112 99,19322,86 2 2 2 = + −⋅⋅ −− − + = Assim: Nex = 41,89 kN Ne < Neyz = 77,94 kN Ne = 41,89 kN Força axial de compressão resistente de cálculo: 76,1 89,41 2542,5963,0 0 = ⋅⋅ = ⋅⋅ = e yg N fAQλ Como 5,176,10 >=λ , temos: 283,0 76,1 877,0877,0 22 0 === λ χ kN fAQ N a yg Rdc 57,331,1 2542,5963,0283,0 1 , = ⋅⋅⋅ = ⋅⋅⋅ = γ χ Como Nc,Sd < Nc,Rd → 29,49 kN < 33,57 kN, então: OK! Índice de Esbeltez 20014,160 41,1 8,225 <== ⋅ = x xx x r LKλ OK! 20023,111 03,2 8,225 <== ⋅ = y yy y r LKλ OK! Conclusão Com essa verificação nota-se que o maior índice de esbeltez para esse perfil é 160,14 (para a barra de maior comprimento), inferior ao limite de 200. A resistência à compressão tanto para a barra mais solicitada quanto para a de maior comprimento (87,66 kN e 33,57 kN, respectivamente) é superior ao esforço solicitante (41,77 kN e 29,49 kN, respectivamente). Portanto, fazendo o dimensionamento pela NBR8800/08, é possível utilizar um perfil mais leve, devendo-se realmente alterar o perfil determinado pelo AutoMETAL. Dessa forma, o perfil que deve ser utilizado na diagonal é o 2L - 44,5 x 44,5 x 3,17 x 4,76; peso: 4,28 kg/m. 2.6. Lista de material final FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 101 Como o perfil dimensionado para a terça não existe na lista de perfis do AutoMETAL e alguns perfis da treliça foram alterados devido a verificação com a utilização da NBR 8800/08, será gerada uma nova lista de material com o peso total real da cobertura. Os perfis utilizados são os seguintes: Banzo Superior: 2L - 63,5 x 63,5 x 4,76 x 4,76 x 9,14 Banzo Inferior: 2L - 76,2 x 76,2 x 4,76 x 4,76 x 11,04 Diagonal: 2L - 50,8 x 50,8 x 4,76 x 4,76 x 7,26 Montante: 2L - 44,5 x 44,5 x 3,17 x 4,76 x 4,28 Terça: U – 102 x 43,7 x 8,1 x 7,5 x 10,79 Tabela 2.3 – Lista de material de uma treliça Grupo L (m) Perfil Peso (kg/m) Total (kg) Banzo Superior 20,33 2L - 63,5 x 63,5 x 4,76 x 4,76 x 9,14 9,14 185,82 Banzo Inferior 20,75 2L - 76,2 x 76,2 x 4,76 x 4,76 x 11,04 11,04 229,08 Diagonais 26,74 2L - 50,8 x 50,8 x 4,76 x 4,76 x 7,26 7,26 194,13 Montantes 19,56 2L - 44,5 x 44,5 x 3,17 x 4,76 x 4,28 4,28 83,72 Peso total (kg) 692,75 Tabela 2.4 – Lista de material total Quantidade (m) Perfil Peso Un. (kg/m) Peso Total (kg) Preço Un. (R$/kg) Total (R$) 407 2L - 63,5 x 63,5 x 4,76 x 4,76 x 9,14 4,57 1859,99 3,50 6509,97 415 2L - 76,2 x 76,2 x 4,76 x 4,76 x 11,04 5,52 2290,80 3,50 8017,80 535 2L - 50,8 x 50,8 x 4,76 x 4,76 x 7,26 3,63 1942,05 3,50 6797,18 392 2L - 44,5 x 44,5 x 3,17 x 4,76 x 4,28 2,14 838,88 3,50 2936,08 701 U – 102 x 43,7 x 8,1 x 7,5 x 10,79 10,79 7563,79 3,50 26473,27 14495,51 50734,29 Finalizado, são feitas novamente as verificações de Peso/Área e Custo/Área: • Verificação de Peso/Área: Peso total da cobertura = 14495,51 kg Área total = 21,45x50,20 = 1076,79 m² 2/46,13 79,1076 51,14495 mkg A P == • Verificação de Custo/Área: Custo total da cobertura = R$ 50734,29 Área total = 1076,79 m² 2/$12,47 79,1076 29,50734 mR A C == FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 102 2.7. Verificação do Carregamento Manual com o Calculado pelo AutoMETAL Na tabela 2.5 são comparados os valores dos carregamentos manual e calculado pelo AutoMETAL. Os carregamentos de vento calculados manualmente foram decompostos na direção X e Y, segundo o ângulo de inclinação do telhado, que é de 8o, já que o carregamento do vento é perpendicular ao telhado. Para o nó 13 foi considerado também o outro lado da treliça, que não havia sido considerado no cálculo manual: Tabela 2.5 - Carregamentos manual e do AutoMETAL Nó Permanente (kgf) Sobrecarga (kgf) Manual AutoMETAL Manual AutoMETAL 1 -214,46 -214,46 -104,88 -104,88 3 -69,65 -69,65 -209,75 -209,75 5 -69,65 -69,65 -209,75 -209,75 7 -69,65 -69,65 -209,75 -209,75 9 -69,65 -69,65 -209,75 -209,75 11 -69,65 -69,65 -209,75 -209,75 13 -105,58 -105,58 -209,75 -209,75 16 -69,65 -69,65 -209,75 -209,75 18 -69,65 -69,65 -209,75 -209,75 20 -69,65 -69,65 -209,75 -209,75 22 -69,65 -69,65 -209,75 -209,75 24 -69,65 -69,65 -209,75 -209,75 26 -214,46 -214,46 -104,88 -104,88 Tabela 2.5 - continuação Nó Vento1 (kgf) Vento2 (kgf) Manual AutoMETAL Manual AutoMETAL X Y X Y X Y X Y 1 -67,39 479,47 -54,57 387,99 11,82 -84,12 9,57 -68,07 3 -109,09 776,23 -109,14 775,98 19,14 -136,18 19,15 -136,14 5 -109,09 776,23 -109,14 775,98 19,14 -136,18 19,15 -136,14 7 -109,09 776,23 -108,90 775,98 19,14 -136,18 19,11 -136,14 9 -109,09 776,23 -108,90 775,98 19,14 -136,18 19,11 -136,14 11 -109,09 776,23 -109,14 775,98 19,14 -136,18 19,15 -136,14 13 0,00 776,23 0,00 775,98 0,00 -136,18 0,00 -136,14 16 109,09 776,23 109,14 775,98 -19,14 -136,18 -19,15 -136,14 18 109,09 776,23 108,90 775,98 -19,14 -136,18 -19,11 -136,14 20 109,09 776,23 108,90 775,98 -19,14 -136,18 -19,11 -136,14 22 109,09 776,23 109,14 775,98 -19,14 -136,18 -19,15 -136,14 24 109,09 776,23 109,14 775,98 -19,14 -136,18 -19,15 -136,14 26 67,39 479,47 54,57 387,99 -11,82 -84,12 -9,57 -68,07 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 103 Tabela 2.5 - continuação Nó Vento3 (kgf) Vento4 (kgf) Manual AutoMETAL Manual AutoMETAL X Y X Y X Y X Y 1 -75,66 538,36 -61,27 435,64 -22,46 159,83 -18,19 129,33 3 -122,49 871,55 -122,54 871,27 -36,36 258,74 -36,38 258,66 5 -122,49 871,55 -122,54 871,27 -36,36 258,74 -36,38 258,66 7 -122,49 871,55 -122,28 871,27 -36,36 258,74 -36,30 258,66 9 -122,49 871,55 -122,28 871,27 -36,36 258,74 -36,30 258,66 11 -122,49 871,55 -122,54 871,27 -36,36 258,74 -36,38 258,66 13 -32,54 640,05 -32,55 639,84 -32,54 27,24 -32,55 27,23 16 57,42 408,54 57,44 408,41 -28,71 -204,27 -28,72 -204,20 18 57,42 408,54 57,32 408,41 -28,71 -204,27 -28,66 -204,20 20 57,42 408,54 57,32 408,41 -28,71 -204,27 -28,66 -204,20 22 57,42 408,54 57,44 408,41 -28,71 -204,27 -28,72 -204,20 24 57,42 408,54 57,44 408,41 -28,71 -204,27 -28,72 -204,20 26 35,47 252,36 28,72 204,20 -17,73 -126,18 -14,36 -102,10 Como se pode perceber, os valores encontrados manualmente estão muito próximos dos valores calculados pelo AutoMETAL, todos apresentando uma diferença inferior a 0,2%, com exceção dos valores dos carregamentos dos ventos para os nós 1 e 26. Essa maior diferença para esses nós se deve ao fato de que no cálculo manual foi considerada como largura de influência também o beiral do telhado que fica para fora da treliça, totalizando um comprimento de 1,047 m. Já no AutoMETAL, foi considerada apenas a área que está sobre a treliça, com um comprimento de 0,847 m. Para exemplificar será calculada manualmente a carga do vento 1 para o nó 1, da mesma forma como o AutoMETAL realizou os cálculos: Vento 1: KgfV 70,391847,0452,4621 =⋅= (sucção) Decompondo-se em X e Y: V1X = -54,51 Kgf V1Y = 387,89 Kgf Pelo AutoMETAL: V1X = -54,57 Kgf V1Y = 387,99 Kgf 2.8. Cálculo das Ligações A seguir serão calculados dois tipos de ligação: uma ligação soldada do banzo inferior e uma ligaçãodo apoio da treliça principal. Como não será dimensionada uma ligação específica, mas sim uma ligação padrão para cada um dos dois tipos, os esforços utilizados serão os máximos encontrados para cada elemento da ligação. Os passos para o cálculo dessas ligações serão apresentados a seguir, lembrando-se que será utilizada a solda de filete. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 104 2.8.1. Cálculo da ligação do banzo inferior Os passos para o cálculo de uma ligação desse tipo são os seguintes: 1) Cálculo da solda da diagonal à chapa; 2) Cálculo da solda do montante à chapa; 3) Cálculo da solda do banzo inferior à chapa; 4) Determinação das dimensões da chapa de ligação; 5) Determinação da resistência à tração de cada perfil, com a utilização do valor correto do Ct. 1) Cálculo da Solda da Diagonal à Chapa Para o cálculo das soldas, devem ser feitas duas análises: uma para o metal base e outra para a solda. Como para a solda de filete admite-se que a ruptura sempre ocorre por cisalhamento, temos que: Metal base: 1, 6,0 ayMBRdw fAF γ⋅⋅= , com 1,11 =aγ . Solda: 2, 6,0 wwWRdw fAF γ⋅⋅= , com 35,12 =wγ . Onde: MBA é a área de contato entre o metal base e a solda => wMB hLA ⋅⋅= 4 , sendo hw a altura da solda. Esse valor é multiplicado por quatro pois são realizadas quatro soldas. WA é a área da superfície da solda => o454 senhLA wW ⋅⋅⋅= . Novamente o valor é multiplicado por quatro pois são realizadas quatro soldas. yf é a menor tensão de escoamento entre os aços da chapa de ligação e da cantoneira (MPa). wf é resistência mínima a tração do metal da solda (MPa). L é o comprimento da solda. Tanto para o metal base quanto para a solda, deve ser verificado: RdwSd FN ,≤ , sendo que SdN é o esforço que deve ser transmitido. O procedimento de cálculo da ligação consiste em adotar uma altura de solda ( wh ) e determinar o comprimento da mesma ( L ), sendo respeitado o comprimento mínimo de 40 mm, ou seja, mmL 40≥ . O maior esforço de uma diagonal nos nós do banzo inferior, que pode ser encontrado nas tabelas em anexo referentes aos esforços nas barras, é kgfN Sd 88,8536= (compressão), para os nós 4 e 23. Para a chapa de ligação será utilizado o mesmo tipo de aço dos perfis, ou seja, ASTM A36. Com isso ²/25250 cmkNMPaf y == . Para a solda será utilizado o eletrodo E70XX, que é compatível com o aço ASMT A36 com espessuras inferiores a 19 mm, conforme a tabela 7 da NBR 8800/08. Com isso obtemos ²/5,48485 cmkNMPaf w == , pela tabela 2.6. A espessura da solda de filete é determinada pela 2.7. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 105 Tabela 2.6 - Resistência à tração do metal solda (tabela A.4 da NBR 8800/08) Tabela 2.7 - Tamanho mínimo da perna de uma solda de filete (tabela 10 da NBR 8800/08) Como pode-se perceber, a espessura máxima dos perfis utilizados é 4,76 mm, sendo assim, a espessura mínima da solda é de 3 mm. Com isso pode-se determinar o comprimento necessário de solda para o metal solda e para o metal base. É importante destacar que como os perfis utilizados na treliça são em dupla cantoneira, é necessário fazer o balanceamento das soldas superior e inferior de cada ligação, para que o centro de gravidade da mesma coincida com o centro de gravidade dos perfis, que é a linha de ação dos esforços axiais que ocorrem nos perfis, evitando a existência de excentricidades na ligação, que geram esforços adicionais. Como os perfis são em dupla cantoneira, temos: Para duas cantoneiras: kNkgfN LSd 37,8588,85362, == Para uma cantoneira: kNN Sd 69,422 37,85 == • Metal solda: 35,1 6,0 , ww RdwSd fA FN ⋅⋅ =≤ wiwsw AAA += lwidwilwsdwsAw ⋅⋅+⋅⋅= 7,07,0 w w Sd A A N ⋅= ⋅⋅ ≤= 56,21 35,1 5,486,069,42 wA⋅≤ 56,2169,42 298,1 56,21 69,42 cmAw == FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 106 298,17,07,0 cmldldA wiwiwswsw =⋅⋅+⋅⋅= Como a espessura dos perfis é inferior à 6,35 mm, a perna da solda não pode ser maior que 4,76 mm, que é a espessura do perfil. Assim, as dimensões mínima e máxima da perna da solda são: mmdmm w 76,43 ≤≤ Para que o centro de gravidade da solda coincida com a linha de ação de NSd, no eixo do perfil, deve-se ter: ( ) L xAA wws = e ( ) L xLAA wwi − = ( ) 280,056,0 08,5 446,198,17,0 cmdldl wswswsws =⋅⇒==⋅⋅ ( ) 203,242,1 08,5 446,108,598,17,0 cmdldl wiwiwiwi =⋅⇒= − =⋅⋅ Adotando o valor mínimo: mmdd wiws 3== cmll wsws 67,280,03,0 =⇒=⋅ cmll wiwi 77,603,23,0 =⇒=⋅ lw não pode ser menor que 4,0 cm. Portanto adota-se lws = 4,0 cm e proporcionalmente lwi = 10,14 cm. Assim: 284,03,00,47,07,0 cmdl wsws =⋅⋅=⋅⋅ 213,23,014,107,07,0 cmdl wiwi =⋅⋅=⋅⋅ 22 98,197,213,284,0 cmcmAA wiws >=+=+ OK! (com o CG exato). • Metal base: 1,1 6,0 , yMB RdwSd fA FN ⋅⋅ =≤ MBiMBsMB AAA += wiwiwswsMB ldldA ⋅+⋅= MB MB Sd A AN ⋅=⋅⋅≤= 64,13 1,1 256,069,42 MBA⋅≤ 64,1369,42 212,3 64,13 69,42 cmAMB == (necessário) 224,4 7,0 97,2 7,0 7,0 cmAAAA wMBMBw ===⇒⋅= (existente) FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 107 Como AMB existente é maior que AMB necessário (4,24 cm² > 3,12 cm²), o metal base está verificado. Para execução da solda, deve-se somar uma perna de solda no seu comprimento. Dessa forma, temos os seguintes comprimentos e alturas de solda: dws = dwi = 3 mm lws = 40,0 + 3 = 43,0 mm lwi = 101,4 + 3 = 104,4 mm 2) Cálculo da Solda do Montante à Chapa O procedimento adotado é o mesmo utilizado para o cálculo da solda da diagonal à chapa: Metal base: 1, 6,0 ayMBRdw fAF γ⋅⋅= , com 1,11 =aγ . Solda: 2, 6,0 wwWRdw fAF γ⋅⋅= , com 35,12 =wγ . Tanto para o metal base quanto para a solda, deve ser verificado: RdwSd FN ,≤ , sendo que SdN é o esforço que deve ser transmitido. O maior esforço de um montante nos nós do banzo inferior, que pode ser encontrado na tabela já mencionada, é kgfF 55,3864= (tração), para os nós 4 e 23. Como já mencionado acima, temos os seguintes valores: ²/25250 cmkNMPaf y == , ²/5,48485 cmkNMPaf w == . Como os perfis são em dupla cantoneira, temos: Para duas cantoneiras: kNkgfN LSd 65,3855,38642, == Para uma cantoneira: kNN Sd 33,192 65,38 == • Metal solda: 35,1 6,0 , ww RdwSd fA FN ⋅⋅ =≤ wiwsw AAA += wiwiwswsw ldldA ⋅⋅+⋅⋅= 7,07,0 w w Sd A A N ⋅= ⋅⋅ ≤= 56,21 35,1 5,486,033,19 wA⋅≤ 56,2133,19 290,0 56,21 33,19 cmAw == 290,07,07,0 cmldldA wiwiwswsw =⋅⋅+⋅⋅= Dimensões mínimas e máximas: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 108 mmdmm w 17,33 ≤≤ Para que o centro de gravidade da solda coincida com a linha de ação de NSd, no eixo do perfil, deve-se ter: ( ) L xAA wws = e ( ) L xLAA wwi − = ( ) 236,025,0 45,4 230,190,07,0 cmdldl wswswsws =⋅⇒==⋅⋅ ( ) 293,065,0 45,4 230,145,490,07,0 cmdldl wiwiwiwi =⋅⇒= − =⋅⋅ Adotando o valor mínimo: mmdd wiws 3== cmll wsws 20,136,03,0 =⇒=⋅ cmll wiwi 10,393,03,0 =⇒=⋅ lw não pode ser menor que 4,0 cm. Portanto adota-se lws = 4,0 cm e proporcionalmente lwi = 10,33 cm. Assim: 284,03,00,47,07,0 cmdl wsws =⋅⋅=⋅⋅ 217,23,033,107,07,0 cmdl wiwi =⋅⋅=⋅⋅ 22 90,001,317,284,0 cmcmAA wiws >=+=+ OK! (como CG exato). • Metal base: 1,1 6,0 , yMB RdwSd fA FN ⋅⋅ =≤ MBiMBsMB AAA += wiwiwswsMB ldldA ⋅+⋅= MB MB Sd A AN ⋅=⋅⋅≤= 64,13 1,1 256,033,19 MBA⋅≤ 64,1333,19 242,1 64,13 33,19 cmAMB == (necessário) 230,4 7,0 01,3 7,0 7,0 cmAAAAw wMBMB ===⇒⋅= (existente) Como AMB existente é maior que AMB necessário (4,30 cm² > 1,42 cm²), o metal base está verificado. Para execução da solda, deve-se somar uma perna de solda no seu comprimento. Dessa forma, temos os seguintes comprimentos e alturas de solda: dws = dwi = 3 mm FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 109 lws = 40,0 + 3 = 43,0 mm lwi = 103,3 + 3 = 106,3 mm 3) Cálculo da Solda do Banzo Inferior à Chapa O procedimento adotado é semelhante ao utilizado para o cálculo da solda da diagonal e do montante à chapa, sendo que a única diferença é que nesse caso deve ser utilizada a resultante do banzo inferior no nó: Metal base: 1, 6,0 ayMBRdw fAF γ⋅⋅= , com 1,11 =aγ . Solda: 2, 6,0 wwWRdw fAF γ⋅⋅= , com 35,12 =wγ . Tanto para o metal base quanto para a solda, deve ser verificado: RdwSd FN ,≤ , sendo que SdN é o esforço que deve ser transmitido. O maior esforço resultante em um nó do banzo inferior, que pode ser encontrado na tabela já mencionada, é kgfF 33,7628= , para os nós 4 e 23 (611,05 – (-7017,28) = 7628,33). Como já mencionado acima, temos os seguintes valores: ²/25250 cmkNMPaf y == , ²/5,48485 cmkNMPaf w == . Como os perfis são em dupla cantoneira, temos: Para duas cantoneiras: kNkgfN LSd 28,7633,76282, == Para uma cantoneira: kNN Sd 14,382 28,76 == • Metal solda: 35,1 6,0 , ww RdwSd fA FN ⋅⋅ =≤ wiwsw AAA += wiwiwswsw ldldA ⋅⋅+⋅⋅= 7,07,0 w w Sd A A N ⋅= ⋅⋅ ≤= 56,21 35,1 5,486,014,38 wA⋅≤ 56,2114,38 277,1 56,21 14,38 cmAw == 277,17,07,0 cmldldA wiwiwswsw =⋅⋅+⋅⋅= Dimensões mínimas e máximas: mmdmm w 76,43 ≤≤ FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 110 Para que o centro de gravidade da solda coincida com a linha de ação de NSd, no eixo do perfil, deve-se ter: ( ) L xAA wws = e ( ) L xLAA wwi − = ( ) 269,048,0 62,7 082,277,17,0 cmdldl wswswsws =⋅⇒==⋅⋅ ( ) 284,129,1 62,7 082,262,777,17,0 cmdldl wiwiwiwi =⋅⇒= − =⋅⋅ Adotando o valor mínimo: mmdd wiws 3== cmlwslws 30,269,03,0 =⇒=⋅ cmlwilwi 13,684,13,0 =⇒=⋅ lw não pode ser menor que 4,0 cm. Portanto adota-se lws = 4,0 cm e proporcionalmente lwi = 10,66 cm. Assim: 284,03,00,47,07,0 cmdl wsws =⋅⋅=⋅⋅ 224,23,066,107,07,0 cmdl wiwi =⋅⋅=⋅⋅ 22 77,108,324,284,0 cmcmAA wiws >=+=+ OK! (com o CG exato). • Metal base: 1,1 6,0 , yMB RdwSd fA FN ⋅⋅ =≤ MBiMBsMB AAA += wiwiwswsMB ldldA ⋅+⋅= MB MB Sd A AN ⋅=⋅⋅≤= 64,13 1,1 256,014,38 MBA⋅≤ 64,1314,38 280,2 64,13 14,38 cmAMB == (necessário) 240,4 7,0 08,3 7,0 7,0 cmAAAA wMBMBw ===⇒⋅= (existente) Como AMB existente é maior que AMB necessário (4,40 cm² > 2,80 cm²), o metal base está verificado. Para execução da solda, deve-se somar uma perna de solda no seu comprimento. Dessa forma, temos os seguintes comprimentos e alturas de solda: dws = dwi = 3 mm lws = 40,0 + 3 = 43,0 mm lwi = 106,6 + 3 = 109,6 mm FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 111 4) Determinação das dimensões da Chapa de Ligação Primeiramente deve-se desenhar a ligação com a chapa, respeitando todos os comprimentos de solda mínimos encontrados para a diagonal, montante e banzo inferior. As dimensões da chapa de ligação são determinadas geometricamente, e estão indicadas na figura 2.68. A ligação apresentada nas figuras 2.67 e 2.68 corresponde ao nó 4. Para os demais nós as dimensões da chapa sofrerão alterações, já que o ângulo da diagonal é diferente para cada nó. A figura 2.67 não apresenta nenhuma dimensão para facilitar a sua visualização. Figura 2.67 - Ligação do nó 4 261 261 11 6 76 10 A A 10 7 1013 Figura 2.68 - Ligação do nó 4 com dimensões em mm Adicionalmente também é feita uma verificação simplificada da espessura da chapa de ligação. Para essa verificação toma-se o corte A-A que passa pelo final da borda superior da diagonal, conforme indicado na figura 2.68, resultando na seção da figura 2.69. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 112 d 10 7 Figura 2.69 - Seção transversal do corte A-A (dimensões em mm) A força que atua nessa seção é a força da diagonal, já mencionada anteriormente (8536,88 kgf = 85,37 kN). Para que a chapa resista, é necessário que o esforço solicitante seja menor que o esforço resistente, ou seja: RdSd NN ≤ Onde: SdN é a força atuante (85,37 kN) 1a yg Rd fA N γ ⋅ = 7,10⋅= dAg (área bruta da seção da chapa de ligação, em cm²) 2/25250 cmkNMPaf y == Assim temos: RdSd NN ≤ 1,1 257,1037,85 ⋅⋅≤ d mmcmd 5,335,0 =≥ A espessura necessária para resistir ao esforço atuante é menor que a adotada pelo AutoMETAL para todos os perfis, 4,76 mm. Portanto, a chapa adotada pelo AutoMETAL está verificada. Porém, recomenda-se que sejam utilizadas chapas com espessura mínima de 6,35 mm (1/4"). Dessa forma temos que mmd 35,6= . Na figura 2.70 encontra-se a ligação detalhada. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 113 TIP 3 105 TIP 3 43 TIP 3 107 TIP3 43 TIP3 74-187 TIP3 43-479 Figura 2.70 - Ligação detalhada Pela figura 2.70 pode-se notar que as soldas das diagonais e montantes foram executas de maneira contínua, com os comprimentos encontrados nos cálculos realizados anteriormente. Porém, como o comprimento da chapa é muito maior que os comprimentos dos cordões de solda encontrados para o banzo (lws = 40 mm e lwi = 106,6 mm), e a execução de apenas um cordão de solda pequeno em uma chapa grande impede uma melhor distribuição dos esforços, os cordões de solda do banzo devem ser executados de maneira intermitente. Para garantir uma melhor distribuição de tensões, podemos dividir o cordão de solda superior em dois cordões de 20 mm e o inferior em 3 cordões de 35,53 mm. Optou-se por dividir o cordão de solda inferior em um número maior de cordões, pois os esforços do banzo estão mais próximos desses cordões, devido ao posicionamento do centro de gravidade da dupla cantoneira. Entretanto, deve-se atentar ao fato de que o comprimento mínimo de um cordão de solda não pode ser inferior à 40 mm. Dessa forma, devem ser executados dois cordões de 40 mm na parte superior do perfil, totalizando 80 mm de cordão de solda. Para manter a proporção entre os comprimentos inferior e superior dos cordões de solda, e consequentemente manter o CG da solda coincidindo com o CG do perfil, devemos ter um comprimento de solda inferior de 213,2 mm. Assim: dws = dwi = 3 mm lws = 80,0 mm lwi = 213,2 mm A execução será feita em dois cordões superiores e três inferiores: lws = 2 cordões de 40,0 + 3 mm = 2 cordões de 43,0 mm lwi = 3 cordões de 71,1 + 3 mm = 3 cordões de 74,1 mm 5) Determinação da resistência à tração dos perfis Após determinar o comprimento de todas as soldas, é possível calcular o valor real do coeficiente de redução da área líquida, Ct, que nos cálculos anteriores foiFACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 114 adotado como sendo 0,9. Com o valor real desse coeficiente, determina-se o valor real da força resistente à tração dos perfis. • Diagonal: 2L - 50,8x50,8x4,76x4,76x7,26 Dados já apresentados anteriormente: Ag = 9,16 cm² ycg = 1,446 cm Tração máxima: Nt,Sd = 5571,509 kgf = 55,72 kN - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 18,2081,1 2516,9 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 216,9 cmAA gn == c c t l eC −= 1 Onde: ec = ycg = 1,446 cm (distância do CG da barra ao plano de cisalhamento da ligação) lc = 10,44 cm (maior comprimento de solda da diagonal) 861,0 44,10 446,11 =−=tC Portanto: 289,716,9861,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 78,23335,1 4089,7 2, = ⋅ = Nt,Rd1 = 208,18 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 233,78 kN Nt,Rd = 208,18 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 55,72 kN < 208,18 kN, então: OK! FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 115 • Montante: 2L - 44,5x44,5x3,17x4,76x4,28 Dados já apresentados anteriormente: Ag = 5,42 cm² ycg = 1,230 cm Tração máxima: Nt,Sd = 3864,55 kgf = 38,65 kN - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 18,1231,1 2542,5 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 242,5 cmAA gn == c c t l eC −= 1 Onde: ec = ycg = 1,230 cm (distância do CG da barra ao plano de cisalhamento da ligação) lc = 10,63 cm (maior comprimento de solda do montante) 884,0 63,10 230,11 =−=tC Portanto: 279,442,5884,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 93,14135,1 4079,4 2, = ⋅ = Nt,Rd1 = 123,18 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 141,93 kN Nt,Rd = 123,18 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 38,65 kN < 123,18 kN, então: OK! FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 116 • Banzo Inferior: 2L - 76,2x76,2x4,76x4,76x11,04 Dados já apresentados anteriormente: Ag = 14,06 cm² ycg = 2,082 cm Tração máxima: Nt,Sd = 9156,592 kgf = 91,57 kN - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 55,3191,1 2506,14 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 206,14 cmAA gn == c c t l eC −= 1 Onde: ec = ycg = 2,082 cm (distância do CG da barra ao plano de cisalhamento da ligação) lc = 21,32 cm (maior comprimento de solda do banzo inferior) 902,0 32,21 082,21 =−=tC Como Ct não pode ser maior que 0,9, temos que Ct = 0,9. Portanto: 2654,1206,149,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 93,37435,1 40654,12 2, = ⋅ = Nt,Rd1 = 319,55 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 374,93 kN Nt,Rd = 319,55 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 91,57 kN < 319,55 kN, então: OK! FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 117 2.8.2. Cálculo da ligação do apoio Os passos para o cálculo de uma ligação desse tipo são os seguintes: 1) Cálculo da solda do montante à chapa; 2) Cálculo da solda do banzo inferior à chapa; 3) Dimensionamento dos chumbadores; 4) Determinação das dimensões da chapa de ligação; 5) Determinação da resistência à tração do montante, com a utilização do valor correto do Ct. 1) Cálculo da Solda do Montante à Chapa Metal base: 1, 6,0 ayMBRdw fAF γ⋅⋅= , com 1,11 =aγ . Solda: 2, 6,0 wwWRdw fAF γ⋅⋅= , com 35,12 =wγ . Tanto para o metal base quanto para a solda, deve ser verificado: RdwSd FN ,≤ , sendo que SdN é o esforço que deve ser transmitido. O maior esforço do montante no nó de apoio do banzo inferior, que pode ser encontrado na tabela já mencionada, é kgfF 69,5859= (tração), para os nós 2 e 25. Como já mencionado acima, temos os seguintes valores: ²/25250 cmkNMPaf y == , ²/5,48485 cmkNMPaf w == . Como os perfis são em dupla cantoneira, temos: Para duas cantoneiras: kNkgfN LSd 60,5869,58592, == Para uma cantoneira: kNN Sd 30,292 60,58 == • Metal solda: 35,1 6,0 , ww RdwSd fA FN ⋅⋅ =≤ wiwsw AAA += wiwiwswsw ldldA ⋅⋅+⋅⋅= 7,07,0 w w Sd A A N ⋅= ⋅⋅ ≤= 56,21 35,1 5,486,030,29 wA⋅≤ 56,2130,29 236,1 56,21 30,29 cmAw == 236,17,07,0 cmldldA wiwiwswsw =⋅⋅+⋅⋅= Dimensões mínimas e máximas: mmdmm w 17,33 ≤≤ FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 118 Para que o centro de gravidade da solda coincida com a linha de ação de NSd, no eixo do perfil, deve-se ter: ( ) L xAA wws = e ( ) L xLAA wwi − = ( ) 254,038,0 45,4 230,136,17,0 cmdldl wswswsws =⋅⇒==⋅⋅ ( ) 241,198,0 45,4 230,145,436,17,0 cmdldl wiwiwiwi =⋅⇒= − =⋅⋅ Adotando o valor mínimo: mmdd wiws 3== cmll wsws 80,154,03,0 =⇒=⋅ cmll wiwi 70,441,13,0 =⇒=⋅ lw não pode ser menor que 4,0 cm. Portanto adota-se lws = 4,0 cm e proporcionalmente lwi = 10,44 cm. Assim: 284,03,00,47,07,0 cmdl wsws =⋅⋅=⋅⋅ 219,23,044,107,07,0 cmdl wiwi =⋅⋅=⋅⋅ 22 36,103,319,284,0 cmcmAA wiws >=+=+ OK! (com o CG exato). • Metal base: 1,1 6,0 , yMB RdwSd fA FN ⋅⋅ =≤ MBiMBsMB AAA += wiwiwswsMB ldldA ⋅+⋅= MB MB Sd A AN ⋅=⋅⋅≤= 64,13 1,1 256,030,29 MBA⋅≤ 64,1330,29 215,2 64,13 30,29 cmAMB == (necessário) 233,4 7,0 03,3 7,0 7,0 cmAAAAw wMBMB ===⇒⋅= (existente) Como AMB existente é maior que AMB necessário (4,33 cm² > 2,15 cm²), o metal base está verificado. Para execução da solda, deve-se somar uma perna de solda no seu comprimento. Dessa forma, temos os seguintes comprimentos e alturas de solda: dws = dwi = 3 mm lws = 40,0 + 3 = 43,0 mm lwi = 104,4 + 3 = 107,4 mm FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 119 2) Cálculo da Solda do Banzo Inferior à Chapa Os esforços atuantes no montante e no banzo inferior desta ligação devem ser transmitidos aos chumbadores. Como os chumbadores estão conectados diretamente nos perfis do banzo inferior, os esforços atuantes no banzo inferior são transmitidos diretamente aos chumbadores, não passando pela chapa. Para chegar até os chumbadores, os esforços atuantes no montante devem passar para a chapa e da chapa para os perfis do banzo inferior. Dessa forma, as soldas que unem o banzo inferior à chapa devem ser dimensionadas apenas com os esforços atuantes no montante. Devem ser utilizadas as mesmas formulações anteriores para metal base e metal solda, verificando o cisalhamento na seção efetiva. Metal base: 1, 6,0 ayMBRdw fAF γ⋅⋅= , com 1,11 =aγ . Solda: 2, 6,0 wwWRdw fAF γ⋅⋅= , com 35,12 =wγ . Tanto para o metal base quanto para a solda, deve ser verificado: RdwSd FN ,≤ , sendo que SdN é o esforço que deve ser transmitido. Segundo a tabela 8 da NBR 8800/08, para o verificação do cisalhamento na seção efetiva, deve ser utilizada como solicitação de cálculo a resultante vetorial das forças na junta que produzam tensões normais ou de cisalhamento na superfície de contato das partes ligadas. A solicitação de cálculo nesse caso corresponde ao esforço atuante no montante da ligação de apoio, que é o mesmo valor utilizado no cálculoda solda do montante, ou seja, kgfF 69,5859= (tração), para os nós 2 e 25. Como já mencionado acima, temos os seguintes valores: ²/25250 cmkNMPaf y == , ²/5,48485 cmkNMPaf w == . Como os perfis são em dupla cantoneira, temos: Para duas cantoneiras: kNkgfN LSd 60,5869,58592, == Para uma cantoneira: kNN Sd 30,292 60,58 == • Metal solda: 35,1 6,0 , ww RdwSd fA FN ⋅⋅ =≤ wiwsw AAA += wiwiwswsw ldldA ⋅⋅+⋅⋅= 7,07,0 w w Sd A A N ⋅= ⋅⋅ ≤= 56,21 35,1 5,486,030,29 wA⋅≤ 56,2130,29 236,1 56,21 30,29 cmAw == 236,17,07,0 cmldldA wiwiwswsw =⋅⋅+⋅⋅= FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 120 Dimensões mínimas e máximas: mmdmm w 76,43 ≤≤ Como o esforço será transmitido da chapa para o perfil e depois diretamente para o chumbador, não existe a necessidade de balancear os comprimentos de solda para que o centro de gravidade da solda coincida com o eixo do perfil. Dessa forma temos: wiwiwsws ldld ⋅=⋅ wiwiwiwiw ldldA ⋅⋅+⋅⋅= 7,07,0 wiwi ld ⋅⋅⋅= 7,0236,1 297,0 cmldld wswswiwi =⋅=⋅ Adotando o valor mínimo: mmdd wiws 3== cmlll wswiwi 24,397,03,0 ==⇒=⋅ lw não pode ser menor que 4,0 cm. Portanto adota-se lwi = lws = 4,0. Assim: 284,03,00,47,07,07,0 cmdldl wswswiwi =⋅⋅=⋅⋅=⋅⋅ 22 36,168,184,084,0 cmcmAA wiws >=+=+ OK! • Metal base: 1,1 6,0 , yMB RdwSd fA FN ⋅⋅ =≤ MBiMBsMB AAA += wiwiwswsMB ldldA ⋅+⋅= MB MB Sd A AN ⋅=⋅⋅≤= 64,13 1,1 256,030,29 MBA⋅≤ 64,1330,29 215,2 64,13 30,29 cmAMB == (necessário) 240,2 7,0 68,1 7,0 7,0 cmAAAA wMBMBw ===⇒⋅= (existente) Como AMB existente é maior que AMB necessário (2,40 cm² > 2,15 cm²), o metal base está verificado. Para execução da solda, deve-se somar uma perna de solda no seu comprimento. Dessa forma, temos os seguintes comprimentos e alturas de solda: dws = dwi = 3 mm FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 121 lws = lwi = 40,0 + 3 = 43,0 mm 3) Dimensionamento dos chumbadores Os esforços atuantes nos chumbadores são de tração e cisalhamento combinados, e correspondem às reações da treliça no topo dos pilares. Deve-se verificar tanto a combinação que resulta no maior esforço de tração no parafuso, quanto a que resulta no maior esforço de cisalhamento no parafuso. No caso deste projeto, a maior esforço de tração e o maior esforço de cisalhamento estão na mesma combinação, a de número 4. Os esforços atuantes nos nós 2 e 25 dessa combinação estão indicados na figura 2.71. Figura 2.71 - Esforços nos nós 2 e 25 para a combinação 4 Como são utilizados dois cumbadores, os esforços solicitantes para o dimensionamento dos chumbadores são: Ft,Sd = 5506,31/2 = 2753,16 kgf = 27,53 kN Fv,Sd = 2615,18/2 = 1307,59 kgf = 13,08 kN Deve ser verificada a seguinte equação de interação: 0,1 2 , , 2 , , ≤ + Rdv Sdv Rdt Sdt F F F F Onde: 22 , 75,0 a ubb a ubbe Rdt fAfA F γ ⋅⋅ = γ ⋅ = 2 , 4,0 a ubb Rdt fA F γ ⋅⋅ = (admitindo que o plano de corte passa pela rosca, que é a situação mais crítica) Os chumbadores serão feitos com aço ASTM A36. Portanto, pela tabela A.2 da NBR 8800/08, fub = 400MPa = 40 kN/cm². 5859,69 kgf 611,05 kgf 2615,18 kgf 5506,31 kgf FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 122 0,1 4,0 08,13 75,0 53,27 2 2 2 2 ≤ γ ⋅⋅ + γ ⋅⋅ a ubb a ubb fAfA 0,1 35,1 404,0 08,13 35,1 4075,0 53,27 22 ≤ ⋅⋅ + ⋅⋅ bb AA 0,1104,1239,1 22 ≤ + bb AA 0,1219,1535,1 22 ≤+ bb AA 0,1754,2 2 ≤ bA 266,1 cmAb ≥ O diâmetro dos chumbadores é dado por: 66,1 4 2 ≥ ⋅pi bd cmdb 45,1≥ Portanto, deve-se utilizar chumbadores de 1,59 cm (5/8") de diâmetro. Para determinar a espessura da chapa da placa de base da ligação deve-se verificar a resistência de cálculo à pressão de contato na parede dos furos, devido à componente horizontal da reação no apoio. 22 , 4,22,1 a ub a uf Rdc ftdftl F γ ⋅⋅⋅ ≤ γ ⋅⋅⋅ = Onde: lf = distância na direção da força entre a borda do furo e a borda livre lf = 10 - (1,59+0,15)/2 = 9,13 cm (considerando que a chapa terá 20 cm de comprimento, conforme figura 2.73) db = 1,59 cm t = 0,635 cm (adotando chapa de espessura mínima de 1/4") fu = 40 kN/cm² Portanto, para um chumbador: FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 123 35,1 40635,059,14,2 35,1 40635,013,92,1 , ⋅⋅⋅≤⋅⋅⋅=RdcF kNkNF Rdc 80,7114,206, ≤= kNF Rdc 80,71, = Esse valor deve ser comparado com o esforço de cisalhamento de um chumbador: RdcSdv FF ,, ≤ kNkN 80,7108,13 ≤ OK! Portanto, pode-se utilizar uma chapa de 6,35 mm (1/4") e dois chumbadores de 15,9 mm (5/8"). Também deve-se fazer a verificação da pressão de contato no perfil, para analisar se não existe amassamento ou rasgamento no perfil. Para isso, basta fazer a mesma verificação utilizando t = 4,76 mm (espessura do perfil). 35,1 40476,059,14,2 35,1 40476,013,92,1 , ⋅⋅⋅≤⋅⋅⋅=RdcF kNkNF Rdc 82,5352,154, ≤= kNF Rdc 82,53, = Esse valor deve ser comparado com o esforço de cisalhamento de um chumbador: RdcSdv FF ,, ≤ kNkN 82,5308,13 ≤ OK! 4) Determinação das dimensões da Chapa de Ligação Primeiramente deve-se desenhar a ligação com a chapa, respeitando os comprimentos de solda mínimos encontrados para o montante e para o banzo inferior. As dimensões da chapa de ligação são determinadas geometricamente, e estão indicadas na figura 2.73. A ligação apresentada nas figuras 2.72 e 2.73 corresponde ao nó 2. Para o nó 25 a ligação será idêntica. A figura 2.72 não apresenta nenhuma dimensão para facilitar a sua visualização. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 124 Figura 2.72 - Ligação do nó 2 11 1 76 10 100 100 138 A A 82 Figura 2.73 - Ligação do nó 2 com dimensões em mm Adicionalmente também é feita uma verificação simplificada da espessura da chapa de ligação, da mesma forma como foi feito para a ligação do banzo inferior. Para essa verificação toma-se o corte A-A que passa pelo final da borda superior do montante, conforme indicado na figura 2.73, resultando na seção da figura 2.74. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 125 d 82 Figura 2.74 - Seção transversal do corte A-A (dimensões em mm) A força que atua nessa seção é a força do montante, já mencionada anteriormente (5859,69 kgf = 58,60 kN). Para que a chapa resista, é necessário que o esforço solicitante seja menor que o esforço resistente, ou seja: RdSd NN ≤ Onde: SdN é a força atuante (58,60 kN) 1a yg Rd fA N γ ⋅ = 2,8⋅=dAg (área bruta da seção da chapa de ligação, em cm²) 2/25250 cmkNMPaf y == Assim temos: RdSd NN ≤ 1,1 252,860,58 ⋅⋅≤ d mmcmd 2,332,0 =≥ A espessura necessária para resistir ao esforço atuante é menor que a adotada pelo AutoMETAL para todos os perfis, 4,76 mm. Portanto, a chapa adotada pelo AutoMETAL está verificada. Porém, recomenda-se que sejam utilizadas chapas com espessura mínima de 6,35 mm (1/4"). Dessa forma temos que mmd 35,6= . Na figura 2.75 encontra-se a ligação detalhada. Uma seção transversal da ligação é apresentada na figura 2.76, para facilitar a compreensão do posicionamento das soldas do banzo inferior. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 126 TIP 3 108 TIP3 43 TIP3 43-95 3 43-157 Figura 2.75 - Ligação detalhada TIP3 43-95 3 43-157 Figura 2.76 - Seção da ligação indicando posicionamento das soldas do banzo inferior Pela figura 2.75 pode-se notar que as soldas do montante foram executas de maneira contínua, com os comprimentos encontrados nos cálculos realizados anteriormente. Porém, como o comprimento da chapa é muito maior que os comprimentos dos cordões de solda encontrados para o banzo (lws = lwi = 40 mm), e a execução de apenas um cordão de solda pequeno em uma chapa grande impede uma FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 127 melhor distribuição dos esforços, os cordões de solda do banzo devem ser executados de maneira intermitente. Para garantir uma melhor distribuição de tensões, podemos dividir tanto o cordão de solda superior quanto o inferior em dois cordões de 20 mm. Entretanto, deve-se atentar ao fato de que o comprimento mínimo de um cordão de solda não pode ser inferior à 40 mm. Dessa forma, devem ser executados dois cordões de 40 mm na parte superior e na parte inferior do perfil, totalizando 80 mm de cordão de solda. dws = dwi = 3 mm lws = lwi = 80,0 mm A execução será feita em dois cordões superiores e dois inferiores: lws = lwi = 2 cordões de 40,0 + 3 mm = 2 cordões de 43,0 mm 5) Determinação da resistência à tração do montante Após determinar o comprimento das soldas do montante, é possível calcular o valor real do coeficiente de redução da área líquida, Ct, que nos cálculos anteriores foi adotado como sendo 0,9. Com o valor real desse coeficiente, determina-se o valor real da força resistente à tração do montante. • Montante: 2L - 44,5x44,5x3,17x4,76x4,28 Dados já apresentados anteriormente: Ag = 5,42 cm² ycg = 1,230 cm Tração máxima: Nt,Sd = 5859,687 kgf = 58,60 kN - Escoamento da seção bruta: kN fA N a yg Rdt 18,1231,1 2542,5 1 1, = ⋅ = ⋅ = γ - Ruptura da seção líquida: 2 2, a ue Rdt fA N γ ⋅ = Onde: nte ACA ⋅= 242,5 cmAA gn == c c t l eC −= 1 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 128 Onde: ec = ycg = 1,230 cm (distância do CG da barra ao plano de cisalhamento da ligação) lc = 10,74 cm (maior comprimento de solda do montante) 885,0 74,10 230,11 =−=tC Portanto: 280,442,5885,0 cmAe =⋅= kNN Rdt 22,14235,1 4080,4 2, = ⋅ = Nt,Rd1 = 123,18 kN Nt,Rd < Nt,Rd2 = 142,22 kN Nt,Rd = 123,18 kN Como Nt,Sd < Nt,Rd → 58,60 kN < 123,18 kN, então: OK! 3. Tabelas Fornecidas pelo AutoMETAL A seguir serão apresentadas as tabelas fornecidas pelo programa AutoMETAL, contendo os carregamentos nodais, deslocamentos nodais, esforços nas barras, esforços nodais para cálculos das ligações e esforços nos pilares e reações de apoio. Também serão apresentadas as figuras 3.1 e 3.2 com a numeração das barras e dos nós, respectivamente. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 129 X Y X Y X Y X Y X Y X Y 1 0,000 -214,460 0,000 -104,880 -54,570 387,990 9,570 -68,070 -61,270 435,640 -18,190 129,330 3 0,000 -69,650 0,000 -209,750 -109,140 775,980 19,150 -136,140 -122,540 871,270 -36,380 258,660 5 0,000 -69,650 0,000 -209,750 -109,140 775,980 19,150 -136,140 -122,540 871,270 -36,380 258,660 7 0,000 -69,650 0,000 -209,750 -108,900 775,980 19,110 -136,140 -122,280 871,270 -36,300 258,660 9 0,000 -69,650 0,000 -209,750 -108,900 775,980 19,110 -136,140 -122,280 871,270 -36,300 258,660 11 0,000 -69,650 0,000 -209,750 -109,140 775,980 19,150 -136,140 -122,540 871,270 -36,380 258,660 13 0,000 -105,580 0,000 -209,750 0,000 775,980 0,000 -136,140 -32,550 639,840 -32,550 27,230 16 0,000 -69,650 0,000 -209,750 109,140 775,980 -19,150 -136,140 57,440 408,410 -28,720 -204,200 18 0,000 -69,650 0,000 -209,750 108,900 775,980 -19,110 -136,140 57,320 408,410 -28,660 -204,200 20 0,000 -69,650 0,000 -209,750 108,900 775,980 -19,110 -136,140 57,320 408,410 -28,660 -204,200 22 0,000 -69,650 0,000 -209,750 109,140 775,980 -19,150 -136,140 57,440 408,410 -28,720 -204,200 24 0,000 -69,650 0,000 -209,750 109,140 775,980 -19,150 -136,140 57,440 408,410 -28,720 -204,200 26 0,000 -214,460 0,000 -104,880 54,570 387,990 -9,570 -68,070 28,720 204,200 -14,360 -102,100 Carregamentos Nodais (kgf) Permanente Sobrecarga Vento 1 Vento 2 Vento 3 Vento 4Nó FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 130 X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y 1 9,93E-05 3,13E-04 1,39E-04 4,33E-04 -7,32E-04 -1,50E-03 1,28E-04 2,64E-04 2,55E-03 -1,37E-03 3,13E-03 -1,81E-04 3,32E-04 1,04E-03 2 -5,88E-04 3,68E-07 -8,45E-04 -3,27E-06 2,63E-03 9,46E-06 -4,61E-04 -1,66E-06 5,79E-03 8,96E-05 3,71E-03 8,21E-05 -2,00E-03 -4,44E-06 3 2,33E-04 1,91E-03 3,34E-04 2,74E-03 -1,40E-03 -9,67E-03 2,46E-04 1,70E-03 1,93E-03 -9,01E-03 3,04E-03 -1,38E-03 7,93E-04 6,49E-03 4 -5,71E-04 1,87E-03 -8,26E-04 2,69E-03 2,65E-03 -9,46E-03 -4,64E-04 1,66E-03 5,71E-03 -8,81E-03 3,62E-03 -1,35E-03 -1,95E-03 6,37E-03 5 2,87E-04 3,16E-03 4,12E-04 4,56E-03 -1,64E-03 -1,61E-02 2,88E-04 2,83E-03 1,74E-03 -1,49E-02 3,03E-03 -2,13E-03 9,76E-04 1,08E-02 6 -4,91E-04 3,13E-03 -7,10E-04 4,52E-03 2,30E-03 -1,60E-02 -4,03E-04 2,80E-03 5,29E-03 -1,47E-02 3,48E-03 -2,12E-03 -1,68E-03 1,07E-02 7 2,78E-04 4,07E-03 3,98E-04 5,87E-03 -1,55E-03 -2,08E-02 2,72E-04 3,65E-03 1,85E-03 -1,89E-02 3,08E-03 -2,48E-03 9,43E-04 1,39E-02 8 -3,79E-04 4,06E-03 -5,47E-04 5,85E-03 1,77E-03 -2,07E-02 -3,11E-04 3,63E-03 4,72E-03 -1,88E-02 3,32E-03 -2,49E-03 -1,30E-03 1,38E-02 9 2,19E-04 4,65E-03 3,13E-04 6,71E-03 -1,21E-03 -2,38E-02 2,12E-04 4,18E-03 2,20E-03 -2,13E-02 3,15E-03 -2,50E-03 7,44E-04 1,59E-02 10 -2,53E-04 4,65E-03 -3,65E-04 6,71E-03 1,18E-03 -2,38E-02 -2,07E-04 4,17E-03 4,10E-03 -2,13E-02 3,17E-03 -2,53E-03 -8,63E-04 1,59E-02 11 1,25E-04 4,95E-03 1,78E-04 7,13E-03 -6,83E-04 -2,53E-02 1,20E-04 4,44E-03 2,71E-03 -2,22E-02 3,25E-03 -2,23E-03 4,23E-04 1,69E-02 12 -1,24E-04 4,96E-03 -1,78E-04 7,15E-03 5,74E-04 -2,54E-02 -1,01E-04 4,45E-03 3,49E-03 -2,23E-02 3,04E-03 -2,29E-03 -4,23E-04 1,69E-02 13 8,87E-10 4,95E-03 1,28E-09 7,13E-03 -3,97E-09 -2,53E-02 6,96E-10 4,44E-03 3,32E-03 -2,18E-02 3,32E-03 -1,84E-03 3,02E-09 1,69E-02 14 8,93E-10 5,01E-03 1,28E-09 7,22E-03 -3,99E-09 -2,56E-02 7,01E-10 4,50E-03 2,93E-03 -2,21E-02 2,93E-03 -1,85E-03 3,04E-09 1,71E-02 15 1,24E-04 4,96E-03 1,78E-04 7,15E-03 -5,74E-04 -2,54E-02 1,01E-04 4,45E-03 2,43E-03 -2,14E-02 2,88E-03 -1,38E-03 4,23E-04 1,69E-02 16 -1,25E-04 4,95E-03 -1,78E-04 7,13E-03 6,83E-04 -2,53E-02 -1,20E-04 4,44E-03 3,83E-03 -2,14E-02 3,29E-03 -1,44E-03 -4,23E-04 1,69E-02 17 2,53E-04 4,65E-03 3,65E-04 6,71E-03 -1,18E-03-2,38E-02 2,07E-04 4,17E-03 1,93E-03 -1,97E-02 2,86E-03 -9,44E-04 8,63E-04 1,59E-02 18 -2,19E-04 4,65E-03 -3,13E-04 6,71E-03 1,21E-03 -2,38E-02 -2,12E-04 4,18E-03 4,18E-03 -1,98E-02 3,23E-03 -9,76E-04 -7,44E-04 1,59E-02 19 3,79E-04 4,06E-03 5,47E-04 5,85E-03 -1,77E-03 -2,07E-02 3,11E-04 3,63E-03 1,46E-03 -1,69E-02 2,86E-03 -5,65E-04 1,30E-03 1,38E-02 20 -2,78E-04 4,07E-03 -3,98E-04 5,87E-03 1,55E-03 -2,08E-02 -2,72E-04 3,65E-03 4,37E-03 -1,70E-02 3,14E-03 -5,77E-04 -9,43E-04 1,39E-02 21 4,91E-04 3,13E-03 7,10E-04 4,52E-03 -2,30E-03 -1,60E-02 4,03E-04 2,80E-03 1,05E-03 -1,29E-02 2,86E-03 -2,82E-04 1,68E-03 1,07E-02 22 -2,87E-04 3,16E-03 -4,12E-04 4,56E-03 1,64E-03 -1,61E-02 -2,88E-04 2,83E-03 4,36E-03 -1,30E-02 3,06E-03 -2,77E-04 -9,76E-04 1,08E-02 23 5,71E-04 1,87E-03 8,26E-04 2,69E-03 -2,65E-03 -9,46E-03 4,64E-04 1,66E-03 7,75E-04 -7,59E-03 2,86E-03 -1,27E-04 1,95E-03 6,37E-03 24 -2,33E-04 1,91E-03 -3,34E-04 2,74E-03 1,40E-03 -9,67E-03 -2,46E-04 1,70E-03 4,09E-03 -7,74E-03 2,98E-03 -1,09E-04 -7,93E-04 6,49E-03 25 5,88E-04 3,68E-07 8,45E-04 -3,27E-06 -2,63E-03 9,46E-06 4,61E-04 -1,66E-06 7,52E-04 -7,11E-05 2,83E-03 -7,85E-05 2,00E-03 -4,44E-06 26 -9,93E-05 3,13E-04 -1,39E-04 4,33E-04 7,32E-04 -1,50E-03 -1,28E-04 2,64E-04 3,52E-03 -1,28E-03 2,94E-03 -8,89E-05 -3,32E-04 1,04E-03 Deslocamentos nodais (m) Combinação 1Nó Permanente Sobrecarga Vento 1 Vento 2 Vento 3 Vento 4 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 131 X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y 1 4,40E-04 1,26E-03 4,70E-04 1,28E-03 -9,25E-04 -1,79E-03 3,67E-03 -1,60E-03 4,48E-03 6,06E-05 2,96E-03 8,89E-04 4,67E-03 6,58E-04 2 -2,39E-03 -5,84E-06 -2,40E-03 -5,79E-06 3,09E-03 1,36E-05 7,52E-03 1,26E-04 4,61E-03 1,15E-04 1,12E-03 6,45E-05 3,45E-03 1,12E-04 3 9,99E-04 7,92E-03 1,04E-03 8,05E-03 -1,73E-03 -1,16E-02 2,94E-03 -1,07E-02 4,49E-03 -2,44E-05 3,35E-03 5,34E-03 4,95E-03 3,74E-03 4 -2,34E-03 7,76E-03 -2,36E-03 7,88E-03 3,13E-03 -1,14E-02 7,42E-03 -1,05E-02 4,49E-03 -1,39E-05 1,09E-03 5,24E-03 3,36E-03 3,68E-03 5 1,22E-03 1,32E-02 1,26E-03 1,34E-02 -2,01E-03 -1,94E-02 2,72E-03 -1,76E-02 4,53E-03 1,76E-04 3,52E-03 9,00E-03 5,10E-03 6,44E-03 6 -2,02E-03 1,31E-02 -2,03E-03 1,33E-02 2,73E-03 -1,92E-02 6,92E-03 -1,75E-02 4,38E-03 1,71E-04 1,24E-03 8,91E-03 3,40E-03 6,37E-03 7 1,17E-03 1,70E-02 1,21E-03 1,72E-02 -1,90E-03 -2,51E-02 2,87E-03 -2,24E-02 4,59E-03 5,93E-04 3,53E-03 1,18E-02 5,13E-03 8,66E-03 8 -1,56E-03 1,69E-02 -1,57E-03 1,72E-02 2,11E-03 -2,49E-02 6,23E-03 -2,23E-02 4,27E-03 5,70E-04 1,50E-03 1,18E-02 3,52E-03 8,60E-03 9 9,23E-04 1,94E-02 9,48E-04 1,97E-02 -1,48E-03 -2,87E-02 3,30E-03 -2,52E-02 4,64E-03 1,16E-03 3,39E-03 1,38E-02 5,07E-03 1,04E-02 10 -1,04E-03 1,94E-02 -1,04E-03 1,97E-02 1,40E-03 -2,87E-02 5,49E-03 -2,52E-02 4,19E-03 1,12E-03 1,80E-03 1,38E-02 3,69E-03 1,03E-02 11 5,24E-04 2,06E-02 5,38E-04 2,10E-02 -8,32E-04 -3,05E-02 3,91E-03 -2,62E-02 4,67E-03 1,82E-03 3,15E-03 1,50E-02 4,91E-03 1,16E-02 12 -5,08E-04 2,07E-02 -5,10E-04 2,10E-02 6,79E-04 -3,06E-02 4,76E-03 -2,63E-02 4,13E-03 1,75E-03 2,13E-03 1,50E-02 3,88E-03 1,16E-02 13 3,61E-09 2,06E-02 3,61E-09 2,10E-02 -4,67E-09 -3,05E-02 4,65E-03 -2,56E-02 4,65E-03 2,38E-03 2,79E-03 1,53E-02 4,65E-03 1,22E-02 14 3,63E-09 2,09E-02 3,64E-09 2,12E-02 -4,70E-09 -3,09E-02 4,10E-03 -2,59E-02 4,10E-03 2,43E-03 2,46E-03 1,55E-02 4,10E-03 1,23E-02 15 5,08E-04 2,07E-02 5,11E-04 2,10E-02 -6,79E-04 -3,06E-02 3,53E-03 -2,50E-02 4,16E-03 3,02E-03 2,85E-03 1,58E-02 4,41E-03 1,28E-02 16 -5,24E-04 2,06E-02 -5,38E-04 2,10E-02 8,32E-04 -3,05E-02 5,24E-03 -2,50E-02 4,49E-03 2,93E-03 2,34E-03 1,57E-02 4,24E-03 1,27E-02 17 1,04E-03 1,94E-02 1,04E-03 1,97E-02 -1,40E-03 -2,87E-02 2,96E-03 -2,30E-02 4,26E-03 3,33E-03 3,27E-03 1,51E-02 4,76E-03 1,25E-02 18 -9,23E-04 1,94E-02 -9,48E-04 1,97E-02 1,48E-03 -2,87E-02 5,64E-03 -2,30E-02 4,30E-03 3,29E-03 1,97E-03 1,51E-02 3,87E-03 1,25E-02 19 1,56E-03 1,69E-02 1,57E-03 1,72E-02 -2,11E-03 -2,49E-02 2,42E-03 -1,96E-02 4,38E-03 3,26E-03 3,70E-03 1,34E-02 5,13E-03 1,13E-02 20 -1,17E-03 1,70E-02 -1,21E-03 1,72E-02 1,90E-03 -2,51E-02 5,84E-03 -1,97E-02 4,12E-03 3,26E-03 1,70E-03 1,34E-02 3,58E-03 1,13E-02 21 2,02E-03 1,31E-02 2,03E-03 1,33E-02 -2,73E-03 -1,92E-02 1,96E-03 -1,49E-02 4,50E-03 2,74E-03 4,09E-03 1,05E-02 5,48E-03 8,94E-03 22 -1,22E-03 1,32E-02 -1,26E-03 1,34E-02 2,01E-03 -1,94E-02 5,81E-03 -1,51E-02 4,00E-03 2,77E-03 1,59E-03 1,06E-02 3,43E-03 9,03E-03 23 2,34E-03 7,76E-03 2,36E-03 7,88E-03 -3,13E-03 -1,14E-02 1,66E-03 -8,76E-03 4,58E-03 1,69E-03 4,36E-03 6,26E-03 5,71E-03 5,38E-03 24 -9,99E-04 7,92E-03 -1,04E-03 8,05E-03 1,73E-03 -1,16E-02 5,49E-03 -8,93E-03 3,95E-03 1,75E-03 1,71E-03 6,40E-03 3,49E-03 5,52E-03 25 2,39E-03 -5,84E-06 2,40E-03 -5,79E-06 -3,09E-03 1,36E-05 1,64E-03 -9,91E-05 4,55E-03 -1,10E-04 4,38E-03 -7,04E-05 5,71E-03 -1,13E-04 26 -4,40E-04 1,26E-03 -4,70E-04 1,28E-03 9,25E-04 -1,79E-03 4,82E-03 -1,47E-03 4,01E-03 1,89E-04 2,14E-03 9,67E-04 3,82E-03 7,87E-04 Combinação 8Combinação 7Combinação 6Combinação 5Combinação 4Combinação 3Combinação 2Nó Deslocamentos nodais (m) FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 132 Esforços nas barras (kgf) BANZO INFERIOR Grupos Lx (m) Ly (m) Permanente Sobrecarga Vento 1 Vento 2 Vento 3 Vento 4 Combinação 1 1 1,985 3,663 244,071 285,743 262,124 -45,978 -1188,419 -1395,36 733,703 2 1,678 3,663 1371,894 1979,552 -5992,268 1051,31 -7113,082 -2382,39 4684,195 3 1,678 3,356 1925,094 2797,742 -8991,965 1577,585 -9777,402 -2678,55 6602,98 4 1,678 3,356 2164,942 3140,016 -10222,67 1793,503 -10669,66 -2599,21 7416,202 5 1,678 3,356 2214,257 3196,815 -10392,4 1823,281 -10498,33 -2293,89 7563,043 6 1,678 3,356 2134,932 3064,651 -9859,626 1729,808 -9623,977 -1840,14 7265,641 7 1,678 3,356 2134,932 3064,651 -9859,626 1729,808 -8584,984 -801,148 7265,641 8 1,678 3,356 2214,257 3196,815 -10392,4 1823,281 -8589,237 -384,792 7563,043 9 1,678 3,356 2164,942 3140,016 -10222,67 1793,503 -8138,003 -67,556 7416,202 10 1,678 3,356 1925,094 2797,742 -8991,965 1577,585 -7000,687 98,16 6602,98 11 1,678 3,663 1371,894 1979,552 -5992,268 1051,31 -4718,162 12,525 4684,195 12 1,985 3,663 244,071 285,743 262,124 -45,978 -328,615 -535,56 733,703 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 133 Grupos Combinação 2 Combinação 3 Combinação 4 Combinação 5 Combinação 6 Combinação 7 Combinação 8 Tração Compressão 1 695,081 583,611 611,045 -1419,715 -1709,434 -438,4 -1305,525 733,703 -1709,434 2 5567,296 5562,164 -7017,281 -8586,42 -1963,456 2682,985 754,98 5567,296 -8586,42 3 7928,152 7972,277 -10663,657 -11763,269 -1824,881 4352,996 2013,683 7972,277 -11763,269 4 8922,745 8985,101 -12146,794 -12772,58 -1473,953 5232,865 2835,302 8985,101 -12772,58 5 9094,599 9156,592 -12335,105 -12483,409 -997,185 5636,178 3392,557 9156,592 -12483,409 6 8718,68 8767,977 -11668,545 -11338,636 -441,265 5719,923 3770,049 8767,977 -11668,545 7 8718,68 8767,977 -11668,545 -9884,046 1013,325 6592,677 5224,639 8767,977 -11668,545 8 9094,599 9156,592 -12335,105 -9810,675 1675,548 7239,818 6065,29 9156,592 -12335,105 9 8922,745 8985,101 -12146,794 -9228,262 2070,364 7359,455 6379,619 8985,101 -12146,794 10 7928,152 7972,277 -10663,657 -7875,868 2062,518 6685,435 5901,081 7972,277 -10663,657 11 5567,296 5562,164 -7017,281 -5233,532 1389,429 4694,716 4107,865 5567,296 -7017,281 12 695,081 583,611 611,045 -215,989 -505,713 283,832 -101,804 733,703 -505,713 BANZO INFERIOR FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 134 BANZO SUPERIOR Grupos Lx (m) Ly (m) Permanente Sobrecarga Vento 1 Vento 2 Vento 3 Vento 4 Combinação 1 13 1,695 3,389 -1511,203 -2173,307 8083,3 -1418,153 7693,743 1312,251 -5148,964 14 1,6953,389 -2069,847 -2999,55 11222,733 -1968,946 10508,031 1648,064 -7086,633 15 1,695 3,389 -2312,056 -3345,193 12575,763 -2206,327 11532,815 1604,678 -7907,859 16 1,694 3,389 -2361,662 -3402,271 12856,084 -2255,51 11482,344 1332,898 -8055,484 17 1,695 3,389 -2281,75 -3269,086 12429,091 -2180,601 10723,809 911,452 -7755,816 18 1,695 3,389 -2111,204 -3006,113 11519,898 -2021,091 9482,385 387,809 -7148,175 19 1,695 3,389 -2111,204 -3006,113 11519,898 -2021,091 9515,256 420,679 -7148,175 20 1,695 3,389 -2281,75 -3269,086 12429,091 -2180,601 9773,201 -39,155 -7755,816 21 1,694 3,389 -2361,662 -3402,271 12856,084 -2255,51 9718,815 -430,631 -8055,484 22 1,695 3,389 -2312,056 -3345,193 12575,763 -2206,327 9206,053 -722,083 -7907,859 23 1,695 3,389 -2069,847 -2999,55 11222,733 -1968,946 7999,538 -860,427 -7086,633 24 1,695 3,389 -1511,203 -2173,307 8083,3 -1418,153 5636,543 -744,946 -5148,964 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 135 Grupos Combinação 2 Combinação 3 Combinação 4 Combinação 5 Combinação 6 Combinação 7 Combinação 8 Tração Compressão 13 -6340,212 -6482,385 9805,416 9260,037 325,948 -4046,673 -2659,821 9805,416 -6482,385 14 -8740,548 -8943,292 13641,98 12641,396 237,442 -5702,26 -3879,479 13641,98 -8943,292 15 -9761,173 -9993,158 15294,013 13833,885 -65,506 -6559,929 -4657,751 15294,013 -9993,158 16 -9950,113 -10192,518 15636,855 13713,62 -495,605 -6935,85 -5168,746 15636,855 -10192,518 17 -9587,521 -9827,932 15118,978 12731,582 -1005,717 -6990,197 -5499,058 15118,978 -9827,932 18 -8845,891 -9075,868 14016,654 11164,136 -1568,271 -6822,415 -5703,408 14016,654 -9075,868 19 -8845,891 -9075,868 14016,654 11210,154 -1522,253 -6794,804 -5657,389 14016,654 -9075,868 20 -9587,521 -9827,932 15118,978 11400,731 -2336,567 -7788,707 -6829,908 15118,978 -9827,932 21 -9950,113 -10192,518 15636,855 11244,679 -2964,546 -8417,215 -7637,687 15636,855 -10192,518 22 -9761,173 -9993,158 15294,013 10576,418 -3322,972 -8514,408 -7915,217 15294,013 -9993,158 23 -8740,548 -8943,292 13641,98 9129,507 -3274,445 -7809,392 -7391,366 13641,98 -8943,292 24 -6340,212 -6482,385 9805,416 6379,958 -2554,128 -5774,719 -5539,897 9805,416 -6482,385 BANZO SUPERIOR FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 136 DIAGONAIS Grupos Lx (m) Ly (m) Permanente Sobrecarga Vento 1 Vento 2 Vento 3 Vento 4 Combinação 1 25 1,878 1,878 1262,149 1895,545 -6999,303 1227,977 -6630,303 -1104,59 4421,004 26 1,995 1,995 657,699 972,747 -3566,341 625,689 -3167,611 -352,105 2281,244 27 2,132 2,132 304,725 434,855 -1563,594 274,321 -1133,602 100,804 1033,189 28 2,285 2,285 67,154 77,346 -231,133 40,55 233,303 415,774 199,961 29 2,451 2,451 -115,849 -193,016 778,083 -136,51 1276,939 662,667 -434,336 30 2,628 2,628 -264,456 -407,775 1580,731 -277,329 2116,883 868,948 -942,232 31 2,628 2,628 -264,456 -407,775 1580,731 -277,329 489,925 -758,009 -942,232 32 2,451 2,451 -115,849 -193,016 778,083 -136,51 6,212 -608,06 -434,336 33 2,285 2,285 67,154 77,346 -231,133 40,55 -614,467 -431,996 199,961 34 2,132 2,132 304,725 434,855 -1563,594 274,321 -1444,946 -210,54 1033,189 35 1,995 1,995 657,699 972,747 -3566,341 625,689 -2713,695 101,812 2281,244 36 1,878 1,878 1262,149 1895,545 -6999,303 1227,977 -4912,352 613,363 4421,004 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 137 Grupos Combinação 2 Combinação 3 Combinação 4 Combinação 5 Combinação 6 Combinação 7 Combinação 8 Tração Compressão 25 5452,505 5571,509 -8536,876 -8020,275 -284,276 3493,149 2305,915 5571,509 -8536,876 26 2806,823 2865,384 -4335,178 -3776,956 164,752 1985,476 1496,473 2865,384 -4335,178 27 1263,618 1286,781 -1884,307 -1282,318 445,85 1117,864 1043,857 1286,781 -1884,307 28 234,022 233,527 -256,432 393,778 649,238 549,211 758,841 758,841 -256,432 29 -549,005 -567,545 973,467 1671,865 811,885 122,304 551,303 1671,865 -567,545 30 -1175,189 -1208,161 1948,568 2699,181 952,072 -212,316 396,627 2699,181 -1208,161 31 -1175,189 -1208,161 1948,568 421,44 -1325,669 -1578,96 -1881,113 1948,568 -1881,113 32 -549,005 -567,545 973,467 -107,153 -967,133 -945,106 -1227,715 973,467 -1227,715 33 234,022 233,527 -256,432 -793,1 -537,64 -162,916 -428,037 234,022 -793,1 34 1263,618 1286,781 -1884,307 -1718,2 9,969 856,335 607,976 1286,781 -1884,307 35 2806,823 2865,384 -4335,178 -3141,474 800,235 2366,766 2131,956 2865,384 -4335,178 36 5452,505 5571,509 -8536,876 -5615,143 2120,857 4936,229 4711,049 5571,509 -8536,876 DIAGONAIS FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 138 MONTANTES Grupos Lx (m) Ly (m) Permanente Sobrecarga Vento 1 Vento 2 Vento 3 Vento 4 Combinação 1 37 0,897 0,897 -1077,329 -1339,361 4955,011 -869,32 4771,689 859,87 -3355,703 38 1,079 1,079 -534,4 -850,942 3142,105 -551,26 2976,455 495,869 -1944,413 39 1,315 1,315 -323,938 -526,119 1928,887 -338,409 1713,231 190,439 -1194,101 40 1,551 1,551 -154,809 -268,23 964,467 -169,208 699,236 -62,178 -595,857 41 1,786 1,786 -10,989 -52,5 156,886 -27,524 -158,359 -282,215 -92,486 42 2,022 2,022 120,524 140,67 -567,066 99,489 -930,631 -482,951 361,66 43 2,258 2,258 456,667 627,59 -2432,84 426,826 -2006,017 -85,371 1512,219 44 2,022 2,022 120,524 140,67 -567,066 99,489 -4,527 443,153 361,66 45 1,786 1,786 -10,989 -52,5 156,886 -27,524 417,082 293,226 -92,486 46 1,551 1,551 -154,809 -268,23 964,467 -169,208 891,281 129,867 -595,857 47 1,315 1,315 -323,938 -526,119 1928,887 -338,409 1467,726 -55,066 -1194,101 48 1,079 1,079 -534,4 -850,942 3142,105 -551,26 2205,237 -275,349 -1944,413 49 0,897 0,897 -1077,329 -1339,361 4955,011 -869,32 3399,693 -512,116 -3355,703 FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 139 Grupos Combinação 2 Combinação 3 Combinação 4 Combinação 5 Combinação 6 Combinação 7 Combinação 8 Tração Compressão 37 -4085,932 -4170,943 5859,687 5603,035 126,489 -2633,413 -1750,077 5859,687 -4170,943 38 -2407,471 -2460,894 3864,548 3632,637 159,817 -1527,883 -994,914 3864,548 -2460,894 39 -1478,365 -1510,038 2376,504 2074,585 -57,323 -1034,132 -769,65 2376,504 -1510,038 40 -737,992 -752,279 1195,445 824,121 -241,859 -648,086 -602,437 1195,445 -752,279 41 -115,606 -115,269 208,652 -232,692 -406,09 -329,546 -471,837 208,652 -471,837 42 445,231 458,744 -673,368 -1182,36 -555,607 -44,018 -356,672 458,744 -1182,36 43 1870,753 1921,499 -2949,309 -2351,757 337,148 1440,508 1204,423 1921,499 -2949,309 44 445,231 458,744 -673,368 114,186 740,939 733,909 939,874 939,874 -673,368 45 -115,606 -115,269 208,652 572,927 399,528 153,824 333,781 572,927 -115,606 46 -737,992 -752,279 1195,445 1092,985 27,004 -486,769 -333,574 1195,445 -752,279 47 -1478,365 -1510,038 2376,504 1730,879 -401,03 -1240,356 -1113,357 2376,504 -1510,038 48 -2407,471 -2460,894 3864,548 2552,933 -919,888 -2175,706 -2074,619 3864,548 -2460,894 49 -4085,932 -4170,943 5859,687 3682,241 -1794,291 -3785,881 -3670,857 5859,687 -4170,943 MONTANTES FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 140 Nó Esforço Ângulo Esforço Ângulo Esforço Ângulo Esforço Ângulo Esforço Ângulo 1 9805,42 8,01 -8536,88 -26,67 5859,69 -110,01 2 -1709,43 0,00 5859,69 69,99 3 9805,42 -171,99 13641,98 8,01 -4335,18 -32,74 3864,55 -90,00 4 -1709,43 180,00 -8586,42 0,00 -8536,88 153,33 3864,55 90,00 5 13641,98 -171,99 15294,01 8,01 -1884,31 -38,08 2376,50 -90,00 6 -8586,42 180,00 -11763,27 0,00 -4335,18 147,26 2376,50 90,00 7 15294,01 -171,99 15636,86 7,97 758,84 -42,75 1195,44 -90,00 8 -11763,27 180,00 -12772,58 0,00 -1884,31 141,92 1195,44 90,00 9 15636,86 -172,0315118,98 8,01 1671,87 -46,79 -471,84 -90,00 10 -12772,58 180,00 -12483,41 0,00 758,84 137,25 -471,84 90,00 11 15118,98 -171,99 14016,65 8,01 2699,18 -50,31 -1182,36 -90,00 12 -12483,41 180,00 -11668,54 0,00 1671,87 133,21 -1182,36 90,00 13 14016,65 -171,99 14016,65 -8,01 -2949,31 -90,00 14 -11668,54 180,00 -11668,54 0,00 2699,18 129,69 1948,57 50,31 -2949,31 90,00 15 -11668,54 180,00 -12335,10 0,00 -1227,71 46,79 939,87 90,00 16 14016,65 171,99 15118,98 -8,01 1948,57 -129,69 939,87 -90,00 17 -12335,10 180,00 -12146,79 0,00 -793,10 42,75 572,93 90,00 18 15118,98 171,99 15636,86 -7,97 -1227,71 -133,21 572,93 -90,00 19 -12146,79 180,00 -10663,66 0,00 -1884,31 38,08 1195,44 90,00 20 15636,86 172,03 15294,01 -8,01 -793,10 -137,25 1195,44 -90,00 21 -10663,66 180,00 -7017,28 0,00 -4335,18 32,74 2376,50 90,00 22 15294,01 171,99 13641,98 -8,01 -1884,31 -141,92 2376,50 -90,00 23 -7017,28 180,00 733,70 0,00 -8536,88 26,67 3864,55 90,00 24 13641,98 171,99 9805,42 -8,01 -4335,18 -147,26 3864,55 -90,00 25 733,70 180,00 5859,69 110,01 26 9805,42 171,99 -8536,88 -153,33 5859,69 -69,99 Esfoços nodais para cálculo das ligações (kgf) FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 141 Permanente Sobrecarga Vento 1 Vento 2 Vento 3 Vento 4 Combinação 1 Combinação 2 Combinação 3 Pilar 1 Normal -1026,07 -1258,50 4655,88 -816,84 4483,62 807,96 -3170,35 -3856,50 -3936,38 (Nó 2) V(x = 0) -124,58 -172,57 1470,25 -257,94 658,20 -502,52 -414,59 -631,26 -723,93 V(x = 5.0) -124,58 -172,57 -745,34 130,76 1629,95 2218,38 -414,59 -304,75 -179,75 M(x = 0) -102,61 -125,85 733,68 -128,71 330,78 -248,43 -317,04 -425,16 -459,48 M(x = 5.0) 520,29 737,02 -1078,60 189,24 -5389,57 -4538,07 1755,90 1914,86 1799,73 Max(M) 520,29 737,00 733,68 299,19 330,78 0,00 1755,91 1914,86 1799,72 Min(M) -102,61 -125,85 -1705,37 -128,71 -5389,59 -4538,08 -317,04 -425,16 -459,48 Pilar 2 Normal -1026,07 -1258,50 4655,88 -816,84 3194,46 -481,20 -3170,35 -3856,50 -3936,38 (Nó 25) V(x = 0) 124,58 172,57 -1470,25 257,94 -535,43 625,29 414,59 631,26 723,93 V(x = 5.0) 124,58 172,57 745,34 -130,76 825,02 236,59 414,59 304,75 179,75 M(x = 0) 102,61 125,85 -733,68 128,71 -484,06 95,15 317,04 425,16 459,48 M(x = 5.0) -520,30 -737,02 1078,61 -189,24 -1208,04 -2059,56 -1755,90 -1914,86 -1799,73 Max(M) 102,61 125,85 1705,37 128,71 42,62 95,15 317,04 425,16 459,48 Min(M) -520,29 -737,00 -733,68 -299,19 -1208,03 -2059,55 -1755,91 -1914,86 -1799,72 Esfoços nos pilares e reações de apoio (kgf) V = Força Cortante (Positiva da esquerda para a direita) M = Momento Fletor (Positivo sentido anti-horário) Para os pilares os valores desta tabela correspondem aos esforços solicitantes. Para os apoios os valores correspondem às reações. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 142 Combinação 4 Combinação 5 Combinação 6 Combinação 7 Combinação 8 Positivo Negativo Pilar 1 Normal 5492,16 5251,00 105,07 -2491,66 -1661,66 5492,16 -3936,38 (Nó 2) V(x = 0) 1933,77 796,89 -828,11 -836,71 -1066,35 1933,77 -1066,35 V(x = 5.0) -1168,06 2157,34 2981,15 1448,85 2742,91 2981,15 -1168,06 M(x = 0) 924,54 360,49 -450,41 -525,72 -627,09 924,54 -627,09 M(x = 5.0) -989,75 -7025,10 -5833,00 -2056,08 -4818,51 1914,86 -7025,10 Max(M) 924,54 360,49 0,00 239,83 119,19 1914,86 0,00 Min(M) -2089,28 -7025,09 -5833,02 -2056,08 -4818,49 0,00 -7025,09 Pilar 2 Normal 5492,16 3446,16 -1699,75 -3574,56 -3466,48 5492,16 -3936,38 (Nó 25) V(x = 0) -1933,78 -625,02 999,99 939,83 1238,22 1238,22 -1933,78 V(x = 5.0) 1168,05 1279,61 455,81 613,32 694,04 1279,61 -130,76 M(x = 0) -924,54 -575,07 235,82 396,96 412,49 459,48 -924,54 M(x = 5.0) 989,75 -2211,55 -3403,68 -3485,93 -4418,18 1078,61 -4418,18 Max(M) 2089,31 0,00 235,82 396,96 412,49 2089,31 0,00 Min(M) -924,54 -2211,55 -3403,68 -3485,91 -4418,16 0,00 -4418,16 Esfoços nos pilares e reações de apoio (kgf) V = Força Cortante (Positiva da esquerda para a direita) M = Momento Fletor (Positivo sentido anti-horário) Para os pilares os valores desta tabela correspondem aos esforços solicitantes. Para os apoios os valores correspondem às reações. FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 143 N u m er aç ão da s ba ra s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 37 49 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 38 26 39 27 40 28 41 29 42 30 43 31 44 32 45 33 46 34 47 35 48 36 Figura 3.1 - Numeração das barras da treliça FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DES – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS 144 N u m er aç ão do s n ós 1 2 3 5 7 9 11 13 4 6 8 10 12 14 15 17 19 21 23 25 16 18 20 22 24 26 Figura 3.2 - Numeração dos nós da treliça