Pré-Dimensionamento de Estruturas de Aço e Madeira
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- Lúcia Covalski Mascarenhas
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1 Pré-Dimensionamento de Estruturas de Aço e Madeira Aplicações para Perfis Formados a Frio e Perfis aminados AMA (FAE-472) Estruturas de Aço e Madeira Prof. Alexandre andesmann Departamento de Estruturas - Faculdade de Arquitetura e Urbanismo - FAU/UFRJ Rio de Janeiro/RJ - Março de 2009 Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 1 de 15
2 Tabela 1: VIGAS Resistência de Perfis Formados a Frio (2Ue) sob Flexão Simples φmrd [kn m] (Aço ASTM A-36; fy = 250 MPa) Flexão Simples Tipo 2Ue 50x25x10 2Ue 75x40x15 2Ue 100x40x17 espessura 1,2 1,5 2 2,25 2,65 3 1,2 1,5 2 2,25 2,65 3 1,2 1,5 2 2,25 2,65 3 3,35 (kg/m) MRd Tipo 2Ue 100x50x17 2Ue 125x50x17 2Ue 150x60x20 espessura 1,2 1,5 2 2,25 2,65 3 3,35 2 2,25 2,65 3 3,35 3,75 4,25 4,75 2 2,25 2,65 3 3,35 3,75 4,25 4,75 (kg/m) MRd Tipo 2Ue 200x75x20 2Ue 200x75x25 2Ue 200 2Ue 200 2Ue 200x100x25 espessura 2 2,25 2,65 3 3,35 3,75 4,25 4,75 75x30 6,3 100x25 2,65 3 3,35 3,75 4,25 4,75 (kg/m) MRd Tipo 2Ue 250x85x25 2Ue x30 2Ue 250x100x25 espessura 2 2,25 2,65 3 3,35 3,75 4,25 4,75 6,3 2,65 3 3,35 3,75 4,25 4,75 (kg/m) MRd Tipo 2Ue 300x85x25 2Ue 300x100x25 espessura 2 2,25 2,65 3 3,35 3,75 4,25 4,75 6,3 2,65 3 3,35 3,75 4,25 4,75 (kg/m) MRd Exemplo: 2Ue 200x75x25x3,75 M Rd = 40.8 kn m espessura Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 2 de 15
3 Tabela 2: PIARES Resistência de Perfis Formados a Frio (2Ue) sob Compressão Simples φnc,rd [kn] (Aço ASTM A-36; fy = 250 MPa) 2Ue 50x25x10 2Ue 75x40x15 2Ue 100x40x17 1,2 1,5 2 2,25 2,65 3 1,2 1,5 2 2,25 2,65 3 1,2 1,5 2 2,25 2,65 3 3, Ue 100x50x17 2Ue 125x50x17 2Ue 150x60x20 1,2 1,5 2 2,25 2,65 3 3,35 2 2,25 2,65 3 3,35 3,75 4,25 4,75 2 2,25 2,65 3 3,35 3,75 4,25 4, Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 3 de 15
4 Tabela 3: Dimensões padronizadas de perfis laminados (Gerdau-Açominas) d h bf d' tw tf d = altura do perfil bf = largura da aba do perfil tw = espessura da alma tf = espessura da aba h = altura interna d = altura livre da alma Perfis aminados I (para vigas) Massa inear Dimensões (mm) BITOA (kg/m) d bf d' h tw tf W 150 x ,3 4,9 W 150 x ,8 7,1 W 200 x ,3 5,2 W 200 x , ,8 6,5 W 200 x , ,2 8 W 200 x , ,8 8,4 W 200 x , ,4 10,2 W 250 x , ,8 5,3 W 250 x , ,8 6,9 W 250 x , ,1 8,4 W 250 x , ,4 10 W 250 x , ,1 9,1 W 250 x , ,6 11,2 W 250 x , ,6 13 W 310 x ,1 5,7 W 310 x , ,6 6,7 W 310 x , ,9 W 310 x , ,6 10,8 W 310 x , ,8 9,7 W 310 x , ,6 11,2 W 310 x ,6 13,2 W 360 x , ,8 8,5 W 360 x ,5 10,7 W 360 x ,9 9,8 W 360 x ,2 11,6 W 360 x , ,9 13,1 W 360 x ,7 13,5 W 360 x ,6 15,1 W 360 x ,4 16,8 W 410 x , ,4 8,8 W 410 x , ,2 W 410 x ,5 10,9 W 410 x ,7 12,8 W 410 x ,8 14,4 W 410 x ,7 16 W 460 x ,6 10,8 W 460 x ,3 W 460 x ,1 15,4 W 460 x ,5 W 460 x ,9 16 W 460 x ,5 17,7 W 530 x ,9 11,4 W 530 x ,9 W 530 x ,7 13,6 W 530 x ,5 13,3 W 530 x ,3 16,5 W 530 x ,2 15,6 W 610 x ,5 14,9 W 610 x ,2 17,3 W 610 x ,9 19,6 W 610 x ,7 19 W 610 x ,6 Perfis aminados H (para colunas) Massa inear Dimensões (mm) BITOA (kg/m) d bf d' h tw tf W 150 x W 150 x W 150 x W 200 x W 200 x HP 200 x W 200 x HP 250 x W 250 x W 250 x HP 250 x W 250 x HP 310 x HP 310 x W 310 x W 310 x HP 310x W 310 x HP 310x W 360 x W 360 x Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 4 de 15
5 Tabela 4: VIGAS Resistência de Perfis aminados à Flexão Simples φmrd [kn m] Aço ASTM A572 grau 50 fy = 345 MPa Vigas Contidas ateralmente Flexão Simples Perfis aminados - H tipo kg/m M Rd W150 W200 W250 W310 W HP HP HP HP HP HP Perfis aminados - I W150 W200 W W310 W W410 W W530 W Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 5 de 15
6 Tabela 5: PIARES Resistência de Perfis aminados (H) à Compressão Simples φnc,rd [kn] Aço ASTM A572 grau 50 fy = 345 MPa K b Perfis aminados - H W150 W200 W250 W310 W360 [mm] HP HP HP HP HP HP K b Perfis aminados I W150 W200 W250 [mm] Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 6 de 15
7 Tabela 6a: Sistemas de pisos/vigas mistos (aço-concreto) Steel Deck Steel Deck MF 50 Dimensões da chapa de aço Fonte: METFORM S/A Fonte: METFORM S/A Armadura fissuração (tela soldada) Viga aço Deck de aço (chapa dobrada) Fôrma para a laje e armadura positiva de flexão Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 7 de 15
8 Tabela 6b: Sistemas de pisos/vigas mistos (aço-concreto) Steel Deck MF 75 Dimensões da chapa de aço Fonte: METFORM S/A Fonte: METFORM S/A Altura Total da Consumo de Tipo de armadura para retração, em tela soldada aje Concreto ( mm ) ( m 3 /m 2 ) Denominação Composição Peso ( kg/m 2 ) 130 0,0925 Q - 75 φ3,8xφ3,8 150x150 1, ,1025 Q - 75 φ3,8xφ3,8 150x150 1, ,1125 Q - 75 φ3,8xφ3,8 150x150 1, ,1225 Q - 92 φ4,2xφ4,2 150x150 1, ,1325 Q φ3,8xφ3,8 100x100 1, ,1425 Q φ3,8xφ3,8 100x100 1, ,1525 Q φ4,2xφ4,2 100x100 2, ,1625 Q φ4,2xφ4,2 100x100 2,20 Fonte: METFORM S/A Viga aço Armadura fissuração (tela soldada) Chapa do steel deck Conectores de cisalhamento para trabalho conjunto Viga Vazio: pode ser usado para passagem de pequenas tubulações (elétrica, sprinklers) Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 8 de 15
9 Tabela 7a: igação viga-pilar com dupla cantoneira de alma Perfil da viga Vd (kn) Cantoneiras e parafusos Detalhamento para montagem da ligação W 150 x 13,0 94 W 150 x 18, x 76 x 6,4 x ø 5/8" A 325N 4 ø 5/8" A 325N W 200 x 15,0 111 W 200 x 19,3 150 W 200 x 22, x 76 x 6,4 x ø 5/8" A 325N 4 ø 5/8" A 325N Ref.: W 200 x 26,6 150 W 250 x 17,9 148 W 250 x 22,3 178 W 250 x 25,3 187 W 250 x 28,4 196 W 250 x 32,7 187 W 250 x 38,5 203 W 250 x 44,8 233 W 310 x 21,0 235 W 310 x 23,8 258 W 310 x 28,3 277 W 310 x 32,7 304 W 310 x 38,7 267 W 310 x 44,5 304 W 310 x 52,0 350 W 360 x 32,9 267 W 360 x 39,0 300 W 360 x 44,0 318 W 360 x 51,0 332 W 360 x 57,8 364 W 360 x 64,0 355 W 360 x 72,0 368 W 360 x 79, x 76 x 6,4 x ø 3/4" A 325N 4 ø 3/4" A 325N 76 x 76 x 6,4 x ø 3/4" A 325N 6 ø 3/4" A 325N 76 x 76 x 6,4 x ø 3/4" A 325N 6 ø 3/4" A 325N igações para Estruturas de Aço - Guia Prático para Estruturas com Perfis aminados, Oswaldo Teixeira Baião Filho e Antonio Carlos Viana Silva, 1ª Edição Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 9 de 15
10 (Continuação) Tabela 7: igação viga-pilar com dupla cantoneira de alma Perfil da viga Vd (kn) Cantoneiras e parafusos Detalhamento para montagem da ligação W 410 x 38,8 394 W 410 x 46,1 431 W 410 x 53,0 462 W 410 x 60, x 76 x 6,4 x ø 3/4" A 325N 8 ø 3/4" A 325N W 410 x 67,0 487 W 410 x 75,0 487 W 460 x 52,0 515 W 460 x 60,0 550 W 460 x 68,0 605 W 460 x 74, x 76 x 8,0 x ø 3/4" A 325N 10 ø 3/4" A 325N W 460 x 82,0 605 W 460 x 89,0 605 W 530 x 66,0 665 W 530 x 72,0 670 W 530 x 74,0 732 W 530 x 82, x 102 x 8 x ø 7/8" A 325N 12 ø 7/8" A 325N W 530 x 85,0 790 W 530 x 92,0 778 W 610 x W 610 x W 610 x x 102 x 8 x ø 7/8" A 325N 12 ø 7/8" A 325N W 610 x Ref.: igações para Estruturas de Aço - Guia Prático para Estruturas com Perfis aminados, Oswaldo Teixeira Baião Filho e Antonio Carlos Viana Silva, 1ª Edição Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 10 de 15
11 Tabela 8: igação pilar-fundação tipo rotulada Ref.: igações para Estruturas de Aço - Guia Prático para Estruturas com Perfis aminados, Oswaldo Teixeira Baião Filho e Antonio Carlos Viana Silva, 1ª Edição Materiais: Placa de base: ASTM A 36 Chumbadores: 2 ø 1" ASTM A 36 Soldas: Eletrodo E 70XX Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 11 de 15
12 Tabela 9: Tesoura de Cobertura para telhas cerâmicas Tipo 1 Pendural /6 inha Vão Tipo 2 Pendural /6 Vão inha Tipo 3 Escora 2 Tirante 2 Pendural Tirante 2 Escora 2 /6 Vão inha Vão até (m) Tesoura tipo Nº de terças Caibros 3,8 x 7,5 7,5 x 7,5 7,5 x 7,5 7,5 x 7,5 7,5 x 7,5 7,5 x 7,5 Terças 7,5 x 15 7,5 x 23 7,5 x 23 7,5 x 23 7,5 x 23 7,5 x 23 7,5 x 7,5 7,5 x 15 7,5 x 23 7,5 x 23 7,5 x 23 7,5 x 23 7,5 x 7,5 7,5 x 7,5 7,5 x 10 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5 7,5 x ,5 x 7,5 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5 Escora ,5 x 7,5 Pendural 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5 7,5 x ,8 x 7,5 3,8 x 7,5 3,8 x 7,5 Tirante ,8 x 7,5 inha 7,5 x 11,5 7,5 x 15 7,5 x 15 7,5 x 18 7,5 x 23 7,5 x 23 Ref.: Tabela adaptada do livro Tesouras de Telhado de autoria de J. C. REGO MONTEIRO, conforme sugestões incorporadas por Resistência dos Materiais e Dimensionamento de Estruturas para Construções Rurais - ENG 350, Prof. Fernando da Costa Baeta e Prof. Valmir Sartor, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa/MG, Obs: 1) As seções das peças, em cm, estão dimensionadas considerando os enfraquecimentos dos encaixes. 2) Distância entre tesouras 3,5m 3) Distância entre caibros: 50 cm 4) Seção das ripas: (1,2 x 5) cm a (1,5 x 5) cm, com espaçamento de 35 cm Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 12 de 15
13 Tabela 10: Tesoura de Cobertura para telhas fibro-cimento Tipo 1 Pendural /6 inha Vão Tipo 2 Pendural /6 Vão inha Tipo 3 Escora 2 Tirante 2 Pendural Tirante 2 Escora 2 /6 Vão inha Vão até (m) Tesoura tipo No de terças Terças 7,5 x 15 7,5 x 15 7,5 x 15 7,5 x 15 7,5 x 15 7,5 x 15 7,5 x 7,5 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5 7,5 x 15 7,5 x 15 5,0 x 6,0 3,8 x 7,5 7,5 x 7,5 5,0 x 7,0 7,5 x 7,5 7,5 x 7,5-5,0 x 7,0 5,0 x 7,0 7,5 x 7,5 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5 Escora ,0 x 7,0 7,5 x 7,5 7,5 x 7,5 Escora ,0 x 7,0 5,0 x 7,0 Pendural 7,5 x 10 7,5 x 10 7,5 x 10 7,5 x 10 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5-3,8 x 5,0 3,8 x 5,0 5,0 x 7,5 5,0 x 7,5 5,0 x 7,5 Tirante ,8 x 5,0 5,0 x 7,5 5,0 x 7,5 inha 7,5 x 7,5 7,5 x 11,5 7,5 x 11,5 7,5 x 15 7,5 x 23 7,5 x 23 Ref.: Tabela adaptada do livro Tesouras de Telhado de autoria de J. C. REGO MONTEIRO, conforme sugestões incorporadas por Resistência dos Materiais e Dimensionamento de Estruturas para Construções Rurais - ENG 350, Prof. Fernando da Costa Baeta e Prof. Valmir Sartor, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa/MG, Obs: 1) As seções das peças, em cm, estão dimensionadas considerando os enfraquecimentos dos encaixes. 2) Distância entre tesouras 4 m Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 13 de 15
14 Tabela 11: Detalhes Construtivos para tesouras de cobertura em madeira A B C D 3 cm 5 cm 20 cm 3 cm 3 cm Ref: Adaptado de Estruturas de Madeira:, M. Pfeil, W Pfeil, TC, Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 14 de 15
15 Tabela 12: Propriedades mecânicas de cálculo de madeiras Dicotiledôneas e Coníferas Dicotiledôneas Nome comum Nome científico ρ ap12% f cd f td f vd E c kg/m³ (kn/cm²) Angelim ferro Hymenolobium spp Angelim pedra Hymenolobium petraeum Angelim pedra verdadeiro Dinizia excelsa Branquilho Termilalia spp Cedro amargo Cedrella odorata Cedro doce Cedrella spp Champagne Dipterys odorata Cupiúba Goupia glabra Catiúba Qualea paraensis E. Citriodora Eucalyptus citriodora E. Grandis Eucalyptus grandis E. Maculata Eucalyptus maculata E. Paniculata Eucalyptus paniculata E. Propinqua Eucalyptus propinqua Garapa Roraima Apuleia leiocarpa Guaiçara uetzelburgia spp Guarucaia Peltophorum vogelianum Ipê Tabebuia serratifolia Jatobá Hymenaea spp ouro preto Ocotea spp Maçaranduba Manilkara spp Mandioqueira Qualea spp Sucupira Diplotropis spp Nome comum Nome científico Coníferas ρ ap12% f cd f td f vd E c Pinho do Paraná Araucaria angustifolia Pinus caribea Pinus caribea var. caribea Pinus bahamensis Pinus caribea var.bahamensis Pinus hondurensis Pinus caribea var.hondurensis Pinus elliottii Pinus elliottii var. elliottii Pinus oocarpa Pinus oocarpa shiede Pinus taeda Pinus taeda kg/m³ (kn/cm²) Onde: ρ ap(12%) é a massa específica aparente a 12% de umidade; fcd é a resistência à compressão paralela às fibras; ftd é a resistência à tração paralela às fibras; fvd é a resistência ao cisalhamento; Ec é o módulo de elasticidade longitudinal obtido no ensaio de compressão paralela às fibras. Prof. Alexandre andesmann Estruturas de Aço e Madeira (FAE472) Página 15 de 15
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