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
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., 2000. Vigas secundárias: h l/25 a l/20 l Dias, L.A.M., 2000. Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 2
Vigas Mistas - Vigas compostas de barras resistentes na forma de quadros, unidas entre si por meio de ligações rígidas. Dias, L.A.M., 2000. Pré-dimensionamento: Dias, L.A.M., 2000. Mistas: l/25 a l/20 (vão de 6 a 20 m) Dias, L.A.M., 2000. Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 3
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., 2000. Treliça com ligações diretas: Barras ligadas umas às outras por soldagem Dias, L.A.M., 2000. Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 4
Treliças Formas das diagonais Tipos de treliças metálicas Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 5
Treliças - tubulares EOJH RJ, landesmann, 2007. Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 6
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
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
Vigas treliçadas em V Passarela linha amarela RJ Passarela linha amarela RJ vão Detalhes: diagonal Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 9
Vigas Vierendeel : Passarela linha amarela RJ Passarela linha amarela RJ vão Detalhes: montante Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 10
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.
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... 200 kgf/m 2 (2 kn/m 2 ) Rev... 50 kgf/m 2 (0.5 kn/m 2 ) Paredes... 100 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
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
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
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
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
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 W360 21 23.8 28.3 32.7 38.7 44.5 52 32.9 39 44 51 57.8 64 72 79 91.6 104.5 129.2 152.2 193.0 223.6 264.2 171.7 209.4 246.0 282.1 318.3 359.3 403.3 450.7 203 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
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
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] 22.5 29.8 37.1 0 909.5 1207.5 1499.2 500 909.5 1207.5 1499.2 1000 836.4 1119.1 1392.6 1500 748.1 1007.4 1256.0 2000 650.7 884.6 1105.8 2500 549.1 754.9 946.8 3000 454.0 630.6 793.4 152 152 5,8 6,6 W150x22,5 3500 373.0 522.2 658.7 4000 307.8 433.3 547.4 Tabela 4: Adotar: W150x22,5 (Nc,Rd = 454,0 kn >> Rp,d ok!) Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ AMA Loft A2 19