As Estruturas Metálicas

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Universidade Federal de Uberlândia      Faculdade de Engenharia Mecânica Estruturas metálicas

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                                      Prof. Mário Mourelle Perez

Trabalho de estruturas metálicas

Daniel Chaves Ferreira                                                       11011EMC004

Felipe dos Anjos Rodrigues Campos                                  11111EMC009

Luiz Felipe Guardieiro Rodrigues

Stheffn Borgg Reis de Almeida Freitas                              11111EMC026

Uberlândia, dezembro de 2015.

Sumário

1. Dados de projeto        2

1.1. Ambiente externo        3

1.2. Ambiente interno condicionado        3

1.3. Ambientes internos não condicionados        4

2. Cálculo das cargas térmicas        5

3. Seleção de equipamentos        5

3.1. Solução com “splits”        5

3.2. Solução com sistema de expansão indireta com condensação a ar        6

3.2.1. Hidrônico (fan coil)        6

3.2.2. Chiller        7

3.2.3. Tubulações        7

4. Anexo A        8

5. Referências        12

1. Introdução

        O aço é o mais versátil e a mais importante das ligas metálicas existentes na atualidade. Esse material é produzido em uma grande variedade de tipos e formas, cada qual atendendo eficientemente a uma ou mais aplicações. Esta variedade decorre da necessidade de contínua adequação do produto às exigências de aplicações específicas que vão surgindo no mercado, seja pelo controle da composição química, seja pela garantia de propriedades específicas ou, ainda, na forma final (chapas, perfis, tubos, barras, etc.).

        O uso do aço cresceu massivamente nas últimas décadas, tendo uma variada gama de aplicações, dentro das quais podemos citar o emprego em estruturas metálicas. Regiões desenvolvidas como os Estados Unidos, a Europa e o Japão têm implementado sistemas de estruturas metálicas em grande escala devido às vantagens oferecidas por esse tipo de construção.

        Dentre os motivos que tornam o uso do aço vantajoso na construção civil pode-se ressaltar a flexibilidade dada à estrutura, a liberdade no projeto arquitetônico, a compatibilidade com outros materiais, facilidade de montagem e desmontagem, garantia de qualidade entre outros. Dessa maneira, as características citadas previamente implicam em ganhos nos projetos de forma geral como, por exemplo, no alivio de carga nas fundações, aumento da área útil da construção, redução do tempo de execução da obra, dentre outros.

Devido à complexidade dos recentes projetos de estruturas metálicas, é recomendado o uso de um software visando aumentar a velocidade e a confiabilidade da solução. Para o desenvolvimento de projetos elaborados, normalmente é utilizado um software de elementos finitos.

2. Objetivo

        Neste trabalho o objetivo é realizar uma análise bidimensional de uma estrutura metálica. Será estudada a estrutura de uma ponte suspensa por cabos, do tipo “harpa”, cujo desenho está indicado na Figura 1.

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Figura 1: ponte suspensa por cabos.

        O método usado na solução do problema proposto consiste na modelagem computacional utilizando o software FTOOL versão educacional 3.01, que tem por finalidade verificar as forças atuantes na estrutura de acordo com a configuração do carregamento e das uniões.

        Será verificada a força de sustentação requerida nos cabos de aço, e a partir dessa informação, os cabos serão dimensionados. Não serão discutidas nesse trabalho as estruturas a serem utilizadas na viga principal (estrutura que suporta a pista, conhecida como tabuleiro) e nos pilares de sustentação.

3. Pontes suspensas por cabos

        Também conhecidas como pontes estaiadas, são um tipo de ponte suspensa por cabos constituída de um ou mais mastros, de onde partem cabos de sustentação para os tabuleiros da ponte.

A ponte estaiada costuma ser a solução intermediária ideal entre uma ponte fixa e uma ponte pênsil em casos onde uma ponte fixa iria requerer uma estrutura de suporte muito maior, enquanto uma pênsil necessitaria maior elaboração de cabos.

3.1. Tipos de pontes estaiadas/atirantadas

        Existem dois tipos básicos de pontes estaiadas. No tipo "harpa", os cabos correm paralelos, ou quase, a partir do mastro, de modo que a altura de fixação do cabo ao mastro é proporcional à distância entre o mastro e o ponto de fixação deste cabo ao tabuleiro, conforme Figura 2. No tipo "leque", os cabos conectam-se ou passam pelo topo do mastro, conforme Figura 3.

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Figura 2: ponte estaiada tipo leque.              Figura 3: ponte estaiada tipo harpa.

4. Dados de projeto

        A carga atuante nos cabos depende das cargas distribuídas na ponte e da configuração da união dos cabos nos pilares e na viga principal. Serão realizadas suposições necessárias para a estimativa das forças nos cabos.

4.1. Carregamentos

        Serão considerados os seguintes carregamentos para dimensionamento da ponte:

4.1.1. Carregamento distribuído devido ao peso próprio da ponte

        A estimativa do peso da ponte será feita utilizado valores práticos do peso de pontes suspensas. Á exemplo, a pista da Ponte Millau na França, que atravessa o vale do rio Tarn, tem um peso de 36 mil toneladas, com 32 metros de largura e 4,2 m de espessura, numa extensão total de 2460 metros. Assim, a carga distribuída devido ao peso da ponte será: