Projeto Calculo Estruturas Metalicas - Mezanino Painel Wall

PROJETO CÁLCULO DE ESTRUTURAS METÁLICAS AULA DEMONSTRATIVA Cálculo de um mezanino em Painel Wall Curso Projeto e Cálculo de estruturas metálicas Prof Eng Felipe Jacob 2016 Plano passo a passo Prof Eng Felipe Jacob 2016 a Entenda as necessidades do cliente b Elabore um desenho arquitetônico ilustrativo para aprovação junto ao cliente 1 OBTENHA DEFINIÇÕES E PREMISSAS DE PROJETO a Defina os tipos de vinculação Engastamento Rotulação apoios simples etc b Defina os deslocamentos máximos flechas atuantes máximas para cada barra c Defina os esforços atuantes sobre as superfícies d Defina os esforços atuantes sobre cada barra Cargas axiais cisalhamento Momento Fletor e torção e Defina as reações nas bases 2 DESENHE OS DIAGRAMAS DE CORPO LIVRE DA ESTRUTURA Plano passo a passo Prof Eng Felipe Jacob 2016 a Verifique cada barra conforme o esforço atuante b Verifique se os deslocamentos máximos estão dentro dos limites 3 DIMENSIONE CADA BARRA CONFORME OS ESFORÇOS SOLICITANTES 4 ELABORE A LISTA DE MATERIAIS E O DESENHO DE DETALHAMENTO PASSO 1 Entenda as necessidades do cliente Prof Eng Felipe Jacob 2016 Quais as dimensões da construção Qual será a utilização da construção Onde fica a obra Em quanto tempo a obra precisa estar pronta Respostas do Cliente Preciso de um mezanino de 6m x 10m para servir de escritório em minha oficina mecânica O pé direito livre deve ser de no mínimo 270m e o vão de 6m não pode ter pilares intermediários Não tenho tanta pressa mas a obra deve ficar pronta em menos de 30 dias PASSO 1 Elabore um desenho arquitetônico para ilustrar Prof Eng Felipe Jacob 2016 PASSO 2 Desenhe os diagramas de corpo livre Prof Eng Felipe Jacob 2016 V1 V2 V3 V4 V5 VE P1 V6 PASSO 2 Desenhe os diagramas de corpo livre Prof Eng Felipe Jacob 2016 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V3 V3 V4 V4 V4 V4 V4 V4 V4 V4 V4 V4 V4 V4 V4 V4 V4 V5 V5 V6 V6 VE VE V1 W150X13 R 72kN V2 W150X13 R 38kN V3 W250X179 R 144kN V4 W250X179 R 288kN V5 W250X179 V6 W250X179 Pilares P1 W150X225 Peso W150X13 64m x 13 832 Kg W250X179 50m x 179 895 kg Pilares W150X225 6x270x225 364 kg TOTAL 20915 kg Área 10 x 6 60m² Taxa de aço 2091 60 3485kgm² 30 kgm² VE R 531kN PASSO 2 Desenhe os diagramas de corpo livre Prof Eng Felipe Jacob 2016 V1 q1 V1 2500mm Vinculação nó engastado PASSO 2 Defina o deslocamento máximo admissível ANEXO D NBR880008 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Deslocamento Vertical Máximo Admissível 2500350 714mm 0714cm PASSO 2 Defina as cargas atuantes sobre a superfície NBR6120 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Cargas Variáveis Decorrentes do uso da estrutura No caso Pessoas utilizando escritório Escada 3kNm² 300kgm² Mezanino 2kNm² 200kgm² PASSO 2 Defina as cargas atuantes sobre a superfície NBR6120 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Cargas Permanentes Decorrentes dos materiais que fazem parte da construção No caso Estrutura metálica painel Wall piso e contrapiso Peso da Estrutura 030 kNm² estimado Peso Painel Wall 032 kNm² Catálogo Eternit Peso Contrapiso 3cm 057kNm² 19kNm³ X 003 m Peso piso cerâmico 016kNm² Porcelanato INCEPA TOTAL 135 kNm² 135kgm² PASSO 2 Defina as cargas atuantes nas barras NBR880008 Prof Eng Felipe Jacob 2016 PASSO 2 Defina as cargas atuantes sobre a superfície Prof Eng Felipe Jacob 2016 Escada 3kNm² Painel Wall PASSO 2 Cargas em V1 Prof Eng Felipe Jacob 2016 V1 q1 2500mm Distância entre Vigas 1200mm Combinação de Ações 125 X 030 14 x 032 016 135 x 057 15 x 200 Peso Estrutura metálica Cerâmica Painel Wall Contrapiso Sobrecarga de escritórios Distância entre Vigas 1200mm como a carga é espacial devemos descobrir a carga q1 linear para isso multiplicamos o valor da carga pela distância entre vigas q1 482kNm² X 12m q1 578 kNm PASSO 2 Cargas em V1 Prof Eng Felipe Jacob 2016 V1 2500mm q1 578 kNm ou 00578kNcm Momento Fletor Solicitante de Cálculo Msd 2500mm Msd 𝑞 𝐿2 12 Msd 00578 x 250²12 30104 kNcm Força Cortante Solicitante de CálculoVsd 2500mm Vsd 𝑞 𝐿 2 Vsd 00578 x 2502 722 kN Fluxograma de Dimensionamento à flexão Prof Eng Felipe Jacob 2016 Fluxograma de Dimensionamento à flexão Prof Eng Felipe Jacob 2016 Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Cálculo do Mrd para o estado limite FLM λ 𝑏 2𝑡𝑓 100 2 49 102 λp 038 𝐸 𝐹𝑦 038 20500 345 926 λr 083 𝐸 𝐹𝑦σ𝑟 083 20500 34503345 2418 Como λp λ λr o Mrd para este estado limite é Sendo Mpl Zx Fy 964 345 33258kNcm Mr 𝐹𝑦 σ𝑟Wx 34503345 858 Mr 2072kNcm Mrd 1 11 33258 33258 2072 102926 2418926 Mrd 2951 𝑘𝑁 𝑐𝑚 𝑃𝐴𝑅𝐴 𝐹𝐿𝑀 𝐴𝑃𝐸𝑁𝐴𝑆 Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Cálculo do Mrd para o estado limite FLA λ ℎ 𝑡𝑤 1382 43 3213 λp 376 𝐸 𝐹𝑦 376 20500 345 9165 λr 570 𝐸 𝐹𝑦 570 20500 345 1389 Como λ λp e consequentemente λλr o Mrd para este estado limite é Sendo Mpl Zx Fy 964 345 33258kNcm Mrd 33258 11 3023 kNcm Mrd 3023 𝑘𝑁 𝑐𝑚 𝑃𝐴𝑅𝐴 𝐹𝐿𝐴 𝐴𝑃𝐸𝑁𝐴𝑆 Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Condição Imposta pela Norma Mrd max 15𝑊𝑥𝐹𝑦 11 15858345 11 4036 kNcm Mrd max 4043 𝑘𝑁 𝑐𝑚 Selecionaremos o menor dos valores obtidos FLM Mrd 2951 𝑘𝑁 𝑐𝑚 Atende Pois Msd 30104 kNcm FLA Mrd 3023 𝑘𝑁 𝑐𝑚 Mrd max Mrd 4043 𝑘𝑁 𝑐𝑚 Observação Seria necessário dimensionar ao Estado Limite FLT mas para efeitos desse cálculo Consideramos a mesa comprimida como Contida lateralmente Dimensionamento ao Esforço cortante Prof Eng Felipe Jacob 2016 Alma Cálculo do Vrd λ ℎ 𝑡𝑤 1382 43 3213 λp 11 5𝐸 𝐹𝑦 11 5 20500 345 5995 λr 137 5 𝐸 𝐹𝑦 137 5 20500 345 7467 Como λ λp Vrd 060 AwFy 06 6364 345 13173kN Com Aw 148 043 6364 cm² Dimensionamento à compressão Prof Eng Felipe Jacob 2016 Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Definir Limite de Esbeltez λx 𝑘𝑙𝑥 𝑟𝑥 05 250 618 2022 200 OK λy 𝑘𝑙𝑦 𝑟𝑦 1 125 222 5630 200 OK Limites λ 200 para compressão λ 300 para tração Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 NcRd χQAgFy γ1 Sendo χ 0658λ02 quando λ0 15 χ 0877 λ02 quando λ0 15 Q Qs Qa Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Alma λr 149 20500 345 3632 λ bt htw 3213 Como λ λ r Qa 1 Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Mesa λr 056 20500 345 1365 λ bt bf2tf 502 49 510 Como λ λ r Qs 1 Portanto Q QaQs 1 Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Nex π² 20500 635 05 250² 8222kN Ney π² 20500 82 1 125² 1061 kN λ0 1 166 345 1061 073 Portanto χ 0658λ02 quando λ0 15 χ 06580732 080 Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Voltando à equação original NcRd χQAgFy γ1 Temos NcRd 08 1 166 345 11 4165 kN Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Finalmente devemos verificar as combinações de Ações Axiais e Momentos fletores quando estas ações ocorrerem simultaneamente Exemplo Perfil W150X13 Prof Eng Felipe Jacob 2016 Supondo que nossa barra estivesse sendo solicitada a uma carga de 20kN de compressão 𝑁𝑠𝑑 𝑁𝑅𝑑 20 416 004 02 portanto 20 2 416 30104 2951 0126 1 Portanto PERFIL ATENDE A TODAS AS SOLICITAÇÕES