Pré-Dimensionamento de Estruturas de Aço
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- Ana Luiza Schmidt Castro
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1 Pré-Dimensionamento de Estruturas de Aço Vigas e Pilares para Edificações Estruturas de Aço e Madeira Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 1
2 Pré-dimensionamento Vigas de alma cheia - Duas mesas interligadas por uma alma - Incluindo-se: perfis I laminados (série W) e soldados (CVS e VS), também estão incluídos perfis U e formados a frio (estruturais). Pré-dimensionamento: Vigas principais: h l/20 a l/14 (vãos de 3 a 20 m) Dias, L.A.M., Vigas secundárias: h l/25 a l/20 l Dias, L.A.M., Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 2
3 Vigas Mistas - Vigas compostas de barras resistentes na forma de quadros, unidas entre si por meio de ligações rígidas. Dias, L.A.M., Pré-dimensionamento: Dias, L.A.M., Mistas: l/25 a l/20 (vão de 6 a 20 m) Dias, L.A.M., Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 3
4 Treliças - Barras coplanares, articuladas entre si e submetidas a carregamentos nodais. Pré-dimensionamento: Treliças: l/10 a l/5 (vãos de 12 a 35 m) (Dias, L.A.M., 2000.) Treliça com ligações indiretas: Barras ligadas umas às outras por meio de chapas de ligação Dias, L.A.M., Treliça com ligações diretas: Barras ligadas umas às outras por soldagem Dias, L.A.M., Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 4
5 Treliças Formas das diagonais Tipos de treliças metálicas Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 5
6 Treliças - tubulares EOJH RJ, landesmann, Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 6
7 Comparação entre diferentes sistemas de vigas... Vigas de alma cheia: vão Passarela linha amarela RJ vão Passarela linha amarela RJ Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 7
8 Vigas treliçadas em N Passarela linha amarela RJ vão Detalhes: diagonal montante Passarela linha amarela RJ Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 8
9 Vigas treliçadas em V Passarela linha amarela RJ Passarela linha amarela RJ vão Detalhes: diagonal Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 9
10 Vigas Vierendeel : Passarela linha amarela RJ Passarela linha amarela RJ vão Detalhes: montante Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 10
11 Vigas Vierendeel - Vigas compostas de barras resistentes na forma de quadros, unidas entre si por meio de ligações rígidas. Pré-dimensionamento: (Dias, L.A.M., 2000.) l/20 a l/15 (vão de 6 a 30 mts) Yopanan, C.P. Rebello., 2003 h = e = H/4 l = h/2 L H Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 11 Dias, L.A.M., 2000.
12 Exemplo de aplicação: Fonte: NBR 6120/80 Previsão de sobrecarga e demais ações: Bibliotecas: Local Carga (kn/m 2 ) Sala de leitura 2,5 Sala para depósito de livros 4 Adotar: Edifícios residenciais: Dormitórios, sala, copa, cozinha e banheiro Despensa, área de serviço e lavanderia 1,5 2 SC kgf/m 2 (2 kn/m 2 ) Rev kgf/m 2 (0.5 kn/m 2 ) Paredes kgf/m 2 (1.0 kn/m 2 ) corredor e sala de aula 3 Escolas: outras salas 2 Escritórios: Salas de uso geral e banheiro 2 Ginásios de esportes: 5 Lojas: 4 Restaurantes: 3 Teatros: Palco 5,0 sem acesso ao público 2 Terraços: com acesso ao público 3 Inacessível a pessoas 0,5 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 12
13 Exemplo de aplicação: Arranjo para vigas e pilares: Pilares Vão Vigas secundárias Vão Vão 11 m 9 m fachada Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 13
14 Cargas atuantes sobre Steel-Deck Solução adotada linha de escoramento 9 m Cargas nas lajes: SC... 2,0 kn/m 2 Rev... 0,5 kn/m 2 11 m MF75 13cm ch 1,25 Par... 1,0 kn/m 2 Carga (Q 1 ): 3.5 kn/m 2 + Peso Próprio (Tabela) Q 1 + PP lajes PP_SD... 2,32 kn/m 2 = Q_SD... 5,8 kn/m 2 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 14
15 Cargas totais a serem absorvidas pelas vigas: Q 1 + PP lajes Q_SD... 5,8 kn/m 2 Carga total distribuída sobre as lajes + PP aço = 0,5 kn/m 2 = Q laje = Q 1 +PP lajes + PP aço Q laje... 6,3 kn/m 2 Carga total distribuída sobre as vigas Largura de influência q vs = Q laje x 3,7 m = = 6,3 x 3,7 m = 9 m Q laje Q laje l inf = 1,85 m = 23,31 kn/m Carga total LINEAR sobre as vigas Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 15
16 Vigas secundárias q vs = 23,31 kn/m 9 m L vs 9 m M vs = q vs L 8 2 vs q vs = 23,31 kn/m Lvs = 9 m Mom máximo (Mvs): 236,0 knm Mom Cálculo: Md,vs = 1,4 x Mvs Md,vs = 330,4 knm Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 16
17 Vigas secundárias Md,vs = 330,4 knm W310 Tabela 4: Resistência de Perfis Laminados à Flexão Simples φm Rd [kn m] Aço ASTM A572 grau 50 f y = 345 MPa Vigas Contidas Lateralmente Perfis Laminados - I W Adotar perfil W360x64 (Mrd = 359,3 knm > Md ok!) 347 7,7 13,5 W360x64 Tabela 5:Dimensões padronizadas de perfis laminados I (açominas) (para vigas) Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 17
18 Pilares Esforço normal máximo: Método da área de influência: A inf = 3,70 x 4,5 = 16,65 m 2 9 m R pilar = A inf x Q laje = 16,65 x 6,3 = 105 kn Reação de apoio da Vs: Q laje = 6,3 kn/m2 R pilar = q vs L 2 vs q vs = 23,31 kn/m L vp = 9 m q vs = 23,31 kn/m R pilar = 105 kn Esf. de cálculo: R p,d = R pilar x 1,4 R p,d = 146,9 kn Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 18
19 Pilares Rp,d = 146,9 kn Tabela 5:Resistência de Perfis Laminados (H) à Compressão Simples φn c,rd [kn] Aço ASTM A572 grau 50 f y = 345 MPa Perfis Laminados - H Supondo que o pilar tem altura de 3000mm (3m), KL b W150 [mm] ,8 6,6 W150x22, Tabela 4: Adotar: W150x22,5 (Nc,Rd = 454,0 kn >> Rp,d ok!) Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 19
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