Levantamento de Cargas em Estruturas de Madeira 2023-01 - Treliças, Terças, Caibros e Vigas

TRABALHO DE ESTRUTURAS DE MADEIRA 202301 A Fazer o levantamento de carga aplicada nos nós para carga permanente sobrecarga e vento na treliça principal conforme dimensões e dados do SEU PROJETO Considerar o peso próprio da madeira e dimensões das peças Considerar também o acréscimo de peso de 3 devido aos elementos metálicos de ligação pregos parafusos e chapas metálicas Para a absorção de água da telha considerar o valor fornecido pelo fabricante NÃO considerar 30 Pode ser utilizado o programa VISUAL VENTOS para fazer o levantamento de carga Deverão ser apresentados os desenhos de três treliças 1 Treliça com a identificação dos nós com a carga permanente aplicada em cada nó o valor dos ângulos e os esforços internos em cada barra conforme exemplo ilustrado abaixo Explicação O valor do esforço interno na barra AH é 404 kN de compressão O valor do esforço interno na barra AB é 375 kN de tração Esses valores podem ser obtidos usando o software ftool ou calculados manualmente utilizando o Método de Equilíbrio dos Nós ou o Método das Seções de Ritter Como a treliça é simétrica os valores dos esforços internos foram representados em apenas um lado da treliça da mesma forma que os ângulos 2 Treliça com a identificação dos nós com a carga devido à sobrecarga aplicada em cada nó e os esforços internos em cada barra Não é necessário indicar os ângulos nessa treliça 3 Treliça com a identificação dos nós com a carga devido ao vento aplicada em cada nó Não precisa rodar a treliça com carga devido ao vento no ftool B Fazer o levantamento de carga permanente e sobrecarga na terça e caibro C Fazer o levantamento de carga permanente e sobrecarga nas vigas principais e secundárias 375kN 375kN 300kN 404kN 323kN 242kN 30kN 120kN 0kN 81kN 96kN As vigas secundárias suportam o seu peso próprio o peso das tábuas do piso e da carga acidental utilização e descarregam na viga principal As paredes se apoiam diretamente nas vigas principais ou sobre o piso parede que não tem uma viga principal abaixo dela 1 UNIVERSIDADE ENGENHARIA CIVIL SEU NOME AQUI TRABALHO DE ESTRUTURAS DE MADEIRA CIDADE ESTADO 07062022 2 SUMÁRIO 1 DADOS INICIAIS3 2 DIMENSÕES GEOMÉTRICA DA COBERTURA4 21 Dados do aluno4 22 Escolha da Tesoura4 23 Distância entre terças4 24 Distância entre tesouras5 3 CARGAS ATUANTES7 31 Cargas devido ao vento7 311 Pressão dinâmica8 312 Coeficientes de pressão externa nas paredes8 313 Coeficiente de pressão externa no telhado9 314 Coeficiente de pressão externa para telhado9 315 Coeficiente de pressão interna10 316 Cargas finais de vento no pórtico10 32 Cargas permanentes e de utilização11 321 Peso próprio da tesoura11 322 Peso próprio da terça11 323 Peso das cargas permanentes11 324 Carga acidental de utilização11 325 Resumo das cargas solicitantes11 33 Esforços permanentes na treliça13 34 Esforços variáveis na treliça13 35 Esforços de vento de sobrepressão na treliça14 36 Esforços de vento de sucção na treliça14 4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS15 3 1 DADOS INICIAIS O presente memorial descritivo tem por objetivo além da prévia descrição da respectiva estrutura fixar normas específicas para a construção de estrutura em madeira serrado para uma cobertura O sistema estrutural adotado é composto de elementos estruturais em madeira serrada Para maiores informações sobre os materiais empregados dimensionamento e especificações devese consultar o projeto executivo da estrutura Normas utilizadas NBR 71901997 Projetos de estruturas de madeira NBR 61201980 Cargas para o cálculo de estruturas de edificações NBR 61231988 Forças devidas ao vento em edificações NBR 86812003 Ações e segurança nas estruturas Procedimento Softwares utilizados Autodesk AutoCad versão 2022 Ftool versão 400 Todos os cálculos executados no projeto estrutural atendem as especificações mínimas exigidas pelas normativas vigentes Todos os cálculos executados no projeto da estrutura de madeira consideram o uso de madeira serrada com cargas solicitantes de longa duração classe de umidade da madeira de 12 e madeira de segunda categoria devido à falta de classificação mecânica O aço das ligações tem resistência ao escoamento igual a 250MPa para parafusos e 600MPa para pregos A madeira utilizada é a Cambará 4 2 DIMENSÕES GEOMÉTRICA DA COBERTURA 21 Dados do aluno Assim a apresentação do galpão apresentado se dá por Terreno plano Comprimento 900 metros Largura 900 metros Inclinação do telhado 35 Altura 315 metros Com aberturas para janelas e portas Espaçamento das terças e treliças adotados em função dos vãos 22 Escolha da Tesoura O critério de escolha da tesoura a ser adotada na estrutura tem como base o fato de que para vãos maiores a tesoura Pratt é mais econômica de forma que se definiu a tesoura adotada segundo o critério abaixo seb14mTesoura Howe seb14mTesoura Pratt Deste modo como o vão a ser vencido pela treliça tem 900 metros adotase a tesoura Howe 23 Distância entre terças Para a determinação da distância entre terças dt optouse por adotar peças medianamente esbeltas Para tal utilizouse a classificação de acordo com o índice de esbeltez a seguir λ40 Peçacurta 40λ80Peçamedianamente esbelta 80 λ140 Peçaesbelta λ140 Não permitido Onde λ é o comprimento efetivo de flambagem dividido pelo menor raio de giração da seção O comprimento efetivo de flambagem por sua vez é a distância entre terças dt a ser determinada Foi estabelecido que o índice de esbeltez λ é igual ou próximo a 80 que é o valor limite para peças medianamente esbeltas A determinação da distância entre as 5 terças varia com o tipo de telha trabalhado e é fundamental para o dimensionamento da estrutura uma vez que só assim será possível montar os carregamentos presentes no projeto e calcular as forças críticas nas barras Para realizar o dimensionamento das peças inicialmente fazse necessário a conferência quanto a flambagem das peças Para a conferência utilizase a equação abaixo NBR71901997 De modo que os cálculos sejam compatíveis com as dimensões reais do galpão é preciso que o valor de dt corresponda a um número inteiro de divisões do banzo superior Para isso calculouse o comprimento do banzo inferior Portanto o espaçamento das terças é dtB n 90 6 150m 24 Distância entre tesouras O cálculo distância entre tesouras é feito definindose uma ligação por entalhe entre os banzos superior e inferior com o máximo de dentes possíveis e com suas profundidades máximas forma a absorver toda a carga de compressão numa combinação preliminar de ações para equilíbrio do nó correspondente a essa ligação entalhada Dessa forma buscase minimizar o uso de parafusos e maior utilização de entalhes O DT adotado como referência para o estudo é de 45 metros conforme indicado pelo docente em sala de aula para a telha em material de fibrocimento Dada esta informação é possível calcular o número de divisões necessárias para o estudo em questão dado pela equação Portanto o espaçamento das tesouras é DT A n 900 3 300m 6 54 35 35 1500 1500 1500 1500 1500 1500 9000 Treliça Treliça Terça Terça Terça Terça Terça Terça Terça Treliça Treliça 1500 1500 1500 1500 1500 1500 9000 3151 3000 3000 3000 9000 7 3 CARGAS ATUANTES 31 Cargas devido ao vento Para tal resultado é utilizado inicialmente a fórmula da velocidade característica V k que é a velocidade usada em projeto V kS1S2S3V 0 Sendo V0 segundo a NBR 61231988 a velocidade de uma rajada de três segundos excedida em média uma vez em 50 anos a 10 metros acima do terreno em campo aberto e plano Nesse caso encontra se na faixa de 40ms S1 que leva em consideração as variações do relevo do terreno S2 é determinado definindo uma categoria rugosidade do terreno e uma classe de acordo com as dimensões da edificação As categorias são definidas de acordo com a NBR 61231988 tabela 32 S3 é determinado pela probabilidade e risco de ruina devido ao fator estatístico No estudo de caso proposto temos 8 Velocidade básica V 0 V 040ms Para S1 terreno plano S1100 Para S2 categoria III e classe A S2091 Para S3 indústria com alto fator de ocupação S3100 Velocidade característica V k V k10091104003640ms 311 Pressão dinâmica qvento0613V k 2061336 40 2 qvento812Nm 2 Para coeficiente de pressão externa paredes 0º Relação alturalargura hb 4 0 900444 Relação comprimento larguraab 90 90100 312 Coeficientes de pressão externa nas paredes Vento 0 Vento 90 9 313 Coeficiente de pressão externa no telhado Relação altura largurahb 4 0 900444 θ3570 314 Coeficiente de pressão externa para telhado Vento 0 Vento 90 Cpemédio 10 315 Coeficiente de pressão interna Vento a 0 Vento a 90 316 Cargas finais de vento no pórtico 11 Vento a 0 Vento a 90 32 Cargas permanentes e de utilização 321 Peso próprio da tesoura Se estima o peso próprio da tesoura por gT015kN m 2 322 Peso próprio da terça O peso próprio da terça é dado por gt67006012005kN m 323 Peso das cargas permanentes As cargas permanentes são divididas em 3 uma é o peso das telhas cerâmicas da absorção de água pluvial 13 dos parafusos de ligação dos caibros e ripas ficando gperm1 13 100060005015010098kN m 2 324 Carga acidental de utilização A cobertura deve ser projetada para uma sobrecarga de manutenção e montagem igual a q100kNm 2 325 Resumo das cargas solicitantes Permanente g015098113kN m 2 Utilização q100kNm 2 12 Máxima carga de vento de sobrepressão v032kNm 2 Máxima carga de vento de sucção v073kNm 2 A área de influência do nó da treliça mais solicitado é igual a Ainf1503004 50m 2 Permanente g113450005300524 kN Utilização q100450450kN Vento de sobrepressão v0324 50144kN Vento de sucção v073450330kN 13 33 Esforços permanentes na treliça Aplicando no Ftool para as cargas permanentes se obtém os maiores esforços nas barras da treliça Barra Máximo esforço Ng kN Banzo Inferior 1871 Banzo Superior 2284 Montante 1048 Diagonal 644 34 Esforços variáveis na treliça Aplicando no Ftool para as cargas variáveis se obtém os maiores esforços nas barras da treliça Barra Máximo esforço Nq kN Banzo Inferior 1607 Banzo Superior 1962 Montante 900 Diagonal 553 14 35 Esforços de vento de sobrepressão na treliça Aplicando no Ftool para as cargas de vento de sobrepressão se obtém os maiores esforços nas barras da treliça Barra Máximo esforço Nv kN Banzo Inferior 514 Banzo Superior 628 Montante 288 Diagonal 177 36 Esforços de vento de sucção na treliça Aplicando no Ftool para as cargas de vento de sucção se obtém os maiores esforços nas barras da treliça Barra Máximo esforço Nv kN Banzo Inferior 1179 Banzo Superior 1439 Montante 660 Diagonal 406 15 4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas Projetos de estruturas de madeira NBR 7190 1997 ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas Cargas para o cálculo de estruturas de edificações NBR 6120 1980 ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas Forças devidas ao vento em edificações NBR 6123 1988 ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas Ações e segurança nas estruturas Procedimento NBR 86812003