Projeto Executivo Telhado Madeira - Dimensionamento Estrutural Residencial

Data de entrega 26 de mai 2359 Projeto de Cobertura em Madeira 60 pontos Adicionar comentário para a turma Projeto executivo de uma cobertura em madeira para residência unifamiliar entrega em meio físico e digital com escala cotas referências e resumo de material 1 UNIVERSIDADE ENGENHARIA CIVIL SEU NOME AQUI PROJETO DE UM TELHADO EM ESTRUTURA DE MADEIRA DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL CIDADE ESTADO 15052022 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 Combinações para análise estrutural13 331 Estado Limite Último ELU13 332 Estado Limite de Serviço ELS13 34 Combinações das cargas para as terças13 35 Combinações das cargas para a treliça14 4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA15 41 Dimensionamento à flexão das terças15 42 Dimensionamento à tração das treliças16 43 Dimensionamento à compressão das treliças16 44 Dimensionamento da contraflecha da treliça18 45 Dimensionamento do entalhe19 46 Dimensionamento dos parafusos19 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS20 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 dicotiledônea da classe C60 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 Maçaranduba tem propriedades mecânicas iguais a k modk mod 1k mod 2k mod30708080448 f c 0d0448 07829 14 1857 MPa f t0d0448 071385 14 24 13 MPa f vd0448 14 9 18 260 MPa Ec 0ef04482273310184 MPa 4 2 DIMENSÕES GEOMÉTRICA DA COBERTURA 21 Dados do aluno Assim a apresentação do galpão apresentado se dá por Terreno plano Pédireito de 600 metros Comprimento 1750 metros Largura 840 metros Inclinação do telhado 30 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 84 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 84 8 105m 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 175 5 35m 6 3500 3500 3500 3500 3500 1050 1050 1050 1050 1050 1050 1050 1050 1050 1050 8400 Cobertura 17500 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 em ItaúbaMG encontra se na faixa de 35ms 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 035m s Para S1 terreno plano S1100 Para S2 categoria III e classe A S2092 Para S3 indústria com alto fator de ocupação S3100 Velocidade característica V k V k10092103503220ms 311 Pressão dinâmica qvento0613V k 206133220 2636 qvento636 N m 2 Para coeficiente de pressão externa paredes 0º Relação alturalargura hb 60 840714 Relação comprimento larguraab 175 84 2083 312 Coeficientes de pressão externa nas paredes Vento 0 Vento 90 9 313 Coeficiente de pressão externa no telhado Relação altura largurahb 60 840714 θ305773 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 meio da seguinte equação gT010kNm 2 322 Peso próprio da terça O peso próprio da terça é dado por gt008kN 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 30 e dos parafusos de ligação ficando gperm0 60kN 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 Carga permanente g010060070kN m 2 Utilização q100kNm 2 12 Máxima carga de vento v064kN m 2 A largura de influência da terça mais solicitada é igual a Linf105m Permanente g070105008082kN m Utilização q100105105kN m Vento v064105067kN m 13 33 Combinações para análise estrutural 331 Estado Limite Último ELU Combinações últimas normais Fsd γ gF gγ qFq γ qψ 0Fq 332 Estado Limite de Serviço ELS Combinações raras Fsd F gψ1Fq ψ2 Fq 34 Combinações das cargas para as terças Aplicando a Combinação última normal conforme a equação abaixo têmse Para ELU Fsd γ gF gγ qFq γ qψ 0Fq qd11408214105262kN m qd21008214067012kNm Para ELS Fsd F gψ1Fq ψ2 Fq qserv08205105135kNm 14 35 Combinações das cargas para a treliça Todo esforço apresentado como carga pontual nas figuras a gente são obtidos por meio do esforço cortante das terças no pórtico mais solicitado Pd2 26235 2 917 kN Aplicando no Ftool se obtém os maiores esforços nas barras da treliça Barra Máximo esforço Nd kN Banzo Inferior 5559 Banzo Superior 6419 Montante 2751 Diagonal 1588 15 4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA 41 Dimensionamento à flexão das terças Para o dimensionamento das submetido à flexão primeiro devese verificar quais os maiores esforços solicitantes para a pior combinação mostrada nas tabelas acima Por tentativa e erro o perfil que é aprovado aos critérios tem dimensão 8x16cm O momento fletor e o esforço cortante solicitante de cálculo na terça são iguais a V dqd L 2 26235 2 459kN M dqd L 2 8 26235 2 8 4 02kNm As tensões normais atuantes na terça são iguais a σ d M d W 402 816 2 6 1178kN cm 2 σ d11 78 MPaf c 0d1857 MPaOk As tensões cisalhantes atuantes na terça são iguais a τ d15 V d A 15 459 816 0054kN cm 2 τ d0 54 MPaf vd260 M PaOk Para verificar o deslocamento excessivo da terça aplicase a combinação rara conforme abaixo O deslocamento máximo é dado por δ serv 5qserv L 4 384 Ec 0ef I 50 0135350 4 38410184 816 3 12 095cm δ lim L 250 350 250 1 40cm δ lim δserv Ok Terça Aprovada 16 42 Dimensionamento à tração das treliças Para o dimensionamento dos elementos da treliça submetido à tração primeiro devese verificar qual o maior esforço solicitante para a pior combinação mostrada nas tabelas acima Por tentativa e erro o perfil que é aprovado aos critérios tem dimensão 10x10cm Assim o maior esforço solicitante de cálculo à tração é igual a Ntd5559kN A maior tensão atuante de tração nas peças da treliça é igual a σ tdN td A 5559 10100556kN cm 2 σ td556MPaf t0d2413 MPaOk Perfil Aprovado à tração 43 Dimensionamento à compressão das treliças Para o dimensionamento dos elementos da treliça submetido à compressão primeiro devese verificar qual o maior esforço solicitante para a pior combinação mostrada nas tabelas acima Por tentativa e erro o perfil que é aprovado aos critérios tem dimensão 10x10cm Assim o maior esforço solicitante de cálculo à compressão é igual a Ncd64 19kN O máximo comprimento destravado da barra da treliça é kL210cm A maior tensão atuante de compressão nas peças da treliça é igual a λkL r 12210 10 7275Medianamente Esbelta Ncrπ 2EI kL 2 π 210184 1010 3 12 210 2 18994kN ea kL 300210 300 07 0cm M 2dN cdeaecei Ncr NcrNcd M 2d6419 07000 189 94 1899464196787kNcm σ cdN cd An M 2d W 64 19 1010 6787 1010 2 6 1049kN cm 2 17 σ cd1049 MPaf c0d1857 MPaOk Perfil Aprovado à compressão 18 44 Dimensionamento da contraflecha da treliça Para o dimensionamento da contraflecha devese primeiro verificar se a flecha no estado limite de serviço na treliça seja inferior ao limite aplicando a combinação de serviço Todo esforço apresentado como carga pontual nas figuras a gente são obtidos por meio do esforço cortante das terças no pórtico mais solicitado Pserv2 13535 2 4 73kN Aplicando no Ftool se obtém o deslocamento máximo da treliça δ serv046 cm δ lim L 250 840 250 336cm δ lim δserv Ok Treliça Aprovada Agora o cálculo da contraflecha é por meio da flecha permanente da treliça calculada usando a mesma lógica acima porém com apenas as cargas permanentes Pserv2 08235 2 287kN Aplicando no Ftool se obtém o deslocamento máximo da treliça 19 δ contraflecha030cm 45 Dimensionamento do entalhe Para o dimensionamento da ligação por entalhe dos banzos devese que a tensão de compressão e de cisalhamento na ligação seja inferior as resistentes de cálculo Entalhe f c 0d Ncdcosβ bw e e Ncdcos β bw f c0d 6419cos30 101857 3cm Folga f vd Ncd cosβ bwf e tgβ f N cdcos β bw f v d e tan β 6419cos30 10026 3 tan 30 162cmf 17cm 46 Dimensionamento dos parafusos Para o dimensionamento da ligação por parafusos das barras da treliça deve se obter qual a resistência ao corte dos parafusos considerando ligação por dupla chapa metálica Escolha do diâmetro do prego d125mmCoeficiente deligaçãoαe168 f edα e025f c 0d16802518577 80 MPa Tipo de falha da ligação β t d 5 125400 β lim 1 25 f yd f ed 125 240 11 7 806 61 ββ lim R vd10 40 t 2 β f ed0 40 52 400 07801 95k N Resistência de cada parafuso Rvd2Rvd12195390k N Quantidade de parafusos Barra Nd kN Resistência do parafuso kN Quantidade de parafusos Montante 2751 390 8 Diagonal 1588 390 5 20 Detalhamento do projeto está em anexo 5 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