Conceituação de Projeto

Transcrição

1 Noção Gerais sobre Projeto de Estruturas Metálicas Etapas e documentos de projetos Diretrizes normativas e Desenhos de projeto Eng. Wagner Queiroz Silva, D.Sc UFAM Conceituação de Projeto Pré-projeto ou Ante-projeto Criação do sistema estrutural, seguido de planta baixa, cortes e fachadas para facilitar o entendimento e aprofundar o projeto. Consta também do memorial descritivo da estrutura Projeto Executivo Fase final, onde é feito todo o detalhamento do projeto, de forma a esclarecer da melhor maneira possível para os profissionais responsáveis, como será a execução da obra. Deve constar, além do memorial descritivo, o quantitativo de materiais 1

2 Etapas de projeto 1) Arquitetura 2) Projeto básico (engenharia) a) Dimensões básicas, cargas na fundação, especificação do sistema estrutural e do material 3) Projeto executivo a) Definição das formas finais, detalhamento de todas as peças e ligações, adequações para fabricação, transporte e montagem 4) Execução da estrutura Documentos de Projeto Projeto = conjunto de especificações, cálculos, desenhos e informações para fabricação e montagem dos sistemas estruturais Desenhos de projeto Desenhos de fabricação Desenhos de montagem Lista de materiais Memorial de cálculo 2

3 Exemplo: Projeto da Estrutura de Galpão 3

4 Definição do sistema estrutural 4

5 Pontes rolantes 5

6 6

7 7

8 8

9 Exemplo: Treliça -Peças componentes BANZO SUPERIOR DIAGONAL MONTANTE BANZO INFERIOR Tipos de treliças para cobertura Treliça Waren 9

10 Distância entre montantes Espaçamento entre montantes (L1) Depende do tipo de telha utilizada, pois varia de acordo com o vão máximo permitido para a telha (ver catálogo) Corresponde a distância em planta entre terças As terças são fixadas sobre os nós superiores dos montantes Verificações de Segurança Em geral, para as verificações de segurança devese garantir que a solicitação de cálculo não seja maior do que a resistência da peça, ou seja: Sd R d As peças componentes da estrutura devem ser avaliadas de acordo com os Estados Limites aplicáveis em cada caso (Ex. Barras tracionadas, Barras comprimidas, etc.) 10

11 Carregamentos Considerar todas as cargas permanentes que podem atuar: Peso próprio da estrutura de cobertura Peso próprio da treliça/pórtico Peso das demais peças estruturais Exemplo: terças Peso de acessórios e contraventamento Peso das telhas: Depende do tipo de telha (dado do fabricante) Peso das instalações: elétrica, hidráulica, incêndio, lógica Peso de outros elementos construtivos: Forros, brises, calhas, etc. Sobrecarga em função do uso da estrutura Carga de ocupação e de uso Ação do vento (vento de sobre pressão e/ou vento de sucção) Outras cargas possíveis de atuar sobre a estrutura Cálculo da carga permanente Cálculo através dos comprimentos/áreas de influência dos nós É preciso conhecer o pesos por metro linear de cada perfil Deve-se definir primeiramente também a geometria da treliça 11

12 Cálculo das cargas nodais Treliças: as cargas podem ser aplicadas nos nós dos banzos Devem ser calculados os esforços para cada ação individual Cálculo da carga de vento Ação do Vento Pode ocasionar sucção ou sobrepressão Deve-se verificar vento em 2 direções principais (90 e 0 ) Cargas distribuídas na área do telhado devem ser convertidas para cargas concentradas nodais no banzo superior 12

13 Ex.: Combinações de ações (1) Carga permanente (PP) + Sobrecarga (SC) Fd1 = 1,25 x Fgk+ 1,5 x Fq (2) Carga permanente + Vento de sucção (PP + Vsc) Fd2= 1,0 xfgk+ 1,4 xfvk (3) Carga permanente + Vento de sobrepressão (PP + Vsp) Fd3= 1,25 x Fgk+ 1,4 x Fv k Cálculo dos esforços para dimensionamento Combinações Últimas Normais para ELU Combinações Consideradas (kn) I II III IV V... PP PP+SC PP+V1 PP+SC+V1 PP+V1+SC... Peça Barra PP SC V1 V2... γg = γg = γq = γg = γq = BANZOS SUP. BANZOS INF. MONTANTES DIAGONAIS N Ações Individuais (kn) Modelo de tabela para combinações de esforços em barras de treliça γg = γq1 = γq2 = ψ0 = γg = γq1 = γq2 = ψ0 = Obs.: No trabalho prático (projeto) considerar mínimo de 5 combinações Valores de Cálculo (a adotar) Nd (Tração) (kn) Nd (Compressão) (kn) 13

14 DIMENSIONAMENTO Definir as dimensões geométricas das peças Dimensionamento de barras solicitadas por: Forças axiais de Tração Verificar as Tensões de tração com distribuição uniforme nas seções transversais Forças axiais de compressão Verificar as Tensões de compressão uniformes nas seções Verificar a estabilidade da peça (flambagem) Dimensionamento à Flexão Simples: Tensões normais devido ao Momento Fletor Tensões de cisalhamento devido a Força Cortante DIMENSIONAMENTO: RESUMO Peças Tracionadas: É preciso área útil de seção para distribuir as tensões Peças Comprimidas: Peças curtas: É preciso área bruta para distribuir as tensões Peças esbeltas: Tratar a estabilidade das peças É preciso aumentar o Momento de Inércia da seção Peças Flexionadas: Para o Momento Fletor, é preciso aumentar a inércia da seção Neste caso, aumentar a altura da seção é a solução mais eficiente Para combater a Força Cortante, é preciso área de seção 14

15 Ex.: Dimensionamento à Tração ELU: Escoamento da Seção Bruta: N t, Rd = A f g γ a1 y Ruptura da Seção líquida: N t, Rd = Ae f γ u a2 Ae Ct An An = Ag d + t = ( 3,5) Peça Esforços Solicitantes Tração Máxima Nd Nt,Rd Situação (N d <Nt,Rd) Nd/Nt,Rd (%) BANZO SUPERIOR BANZO INFERIOR MONTANTE DIAGONAL 15

16 Norma NBR 8800 A NBR 8800/2008: Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios apresenta os seguintes itens: 1. Referências normativas 2. Simbologia e unidades adotadas 3. Condições gerais de projeto 4. Condições específicas para o dimensionamento de elementos de aço 5. Condições específicas para o dimensionamento de ligações metálicas Norma NBR Condições específicas para o dimensionamento de elementos mistos de aço e concreto 7. Condições específicas para o dimensionamento de ligações mistas 8. Considerações adicionais de dimensionamento 9. Considerações adicionais de projeto 10. Estados-limites de serviço 11.Requisitos básicos de fabricação, montagem e controle de qualidade 16

17 Definições Normativas Estados Limites de Serviço (ELS) Os Estados Limites de Serviço estão relacionados com o desempenho da estrutura em condições de uso normais Deslocamentos da estrutura devem estar dentro de limites aceitáveis Para estruturas de cobertura é preciso garantir que não haja um deslocamento vertical excessivo Considera-se para a verificação de deslocamento da estrutura a combinação quase permanente de ações, que corresponde as ações que podem atuar durante grande parte do período de vida da estrutura Verificação do Deslocamento Máximo O deslocamento vertical máximo é limitado pela norma NBR 8800 Calcular os deslocamentos considerando a combinação de Quase permanente de ações δ máx. L

18 Desenho de Estruturas Metálicas Representar TODAS as informações necessárias para a execução da estrutura Não deixar dúvidas quanto a: Dimensões das peças Disposição das peças e acessórios Ligações e Vinculações Quantidades Espaçamentos e tipos de material Desenho de Estruturas Metálicas Tipos de Desenhos: Desenho de Conjunto: Arranjo geral da estrutura. Incluir desenho de planta, cortes e elevações Escalas entre 1:50 a 1:100 (sugestão) Desenhos de Detalhamento: Apresenta detalhes importantes à execução de partes específicas (Exemplo: ligações e emendas). Incluir vistas, seções, cortes e elevações. Escalas entre 1:10 a 1:25 (sugestão) 18

19 Desenho de Conjunto - Exemplo Planta de Locação dos Pilares Desenho de Conjunto - Exemplo Implantação da Cobertura 19

20 Desenho de Conjunto - Exemplo Esquema geral de treliças de cobertura Desenho de Conjunto - Exemplo Esquema geral de pórticos metálicos 20

21 Desenhos de Detalhamento Especificar um ponto particular da estrutura Informações para execução daquele ponto Utilizado para ligações entre barras 21

22 22

23 Ligação de Base: Outras informações de projeto Quantitativo de materiais Peso de aço (kg) dos perfis: Quantidade de aço de todas as barras utilizadas no projeto Banzos, Montantes, Diagonais, Terças, Peças de contraventamento Peso de aço (kg) das ligações e acessórios: Quantidade de aço dos parafusos definida pelos diâmetros e comprimentos; quantidade de aço das chapas definida pelas espessuras e dimensões das ligações. Usualmente, a tabela de quantitativos é apresentada junto com os desenhos, em prancha 23

24 Exemplo de tabela com resumo dos perfis de aço EXEMPLO DE PRANCHA - PROJETO 24

25 EXEMPLO DE PRANCHA - PROJETO Comparativo do peso final Na fase inicial de projeto, caso tenha sido realizada uma estimativa para a carga permanente: Peso próprio da treliça, caso tenha sido estimado Peso de acessórios (estimativa baseada em recomendações) Deve-se, ao final do projeto, verificar a seguinte condição: A diferença percentual entre o peso estimado e o peso real não deve ser superior à 10% (para mais ou para menos) Caso esta condição NÃOseja verificada, deve-se recalcular a estrutura Obs.: a diferença percentual deve ser analisada para o peso total da estrutura 25