Estruturas de Aço

1. Determinação do carregamento atuante:

Segundo a NBR6120:

-para edificações residenciais temos que salas, dormitórios, copa, cozinha e banheiro: 1,50kN/m2;

-para forros sem acesso à pessoas: 0,50kN/m2;

-revestimento de 1,0kN/m2;

-peso específico para um tijolo maciço: 13kN/m3

Comprimento de parede para as lajes:

L5, L13 e L18: 4,85m;

L14, L15, L16 e L17: 1,50m;

L21: 4,95m.

Para o cálculo do carregamento da parede para a laje foi feito da seguinte maneira:

[pic 1]

Assim, obtivemos os seguintes carregamentos para as lajes:

[pic 2]

Sendo: Total= Carregamento acidental+Revestimento+Forro+Parede

Analisando os resultados concluímos que os dois piores casos são as lajes L5 e L21.

2. Escolha do steel deck:

Utilizando a tabela da MBP Coberturas em anexo, temos:

Uniformizando a laje forma, para um vão de 1,533m com uma sobrecarga de 6,64kN/m2 e um vão de 1,60m com uma sobrecarga de 6,24kN/m2, indica-se altura de 13 cm e espessura da laje forma de 0,80mm que tem peso próprio de 2,39 kN/m2.

[pic 3]

4. Cargas nas vigas:

OBS.: Para as situações onde não temos vigas em balaço será utilizado o sistema viga mista, por esta razão preferiu-se trabalhar com momentos fletores estritamente positivos, portanto todas as vigas terão ligações flexíveis para permitir a rotação relativa e com isso garantimos a laje de concreto trabalhando sob compressão e o perfil metálico sob tração.

Para sistema de contraventamento lateral, utilizam-se ligações aporticadas no andar superior e em razão da baixa força de vento atuante, não se verifica grandes deslocamentos laterais, o que no caso de grandes edificações necessitaria de um contraventamento ou a utilização de um núcleo rígido para conter essas forças que agora seriam maiores.

Para a determinação dos esforços nas vigas e pilares, foi utilizado o software Ftool. De modo que foi possível conhecer quais são os elementos mais solicitados.

5. Verificação das vigas secundárias

5.1. Determinação dos esforços solicitantes para as vigas secundárias:

Como as vigas secundárias são todas biapoiadas, bastou determinarmos o seu carregamento e, sabendo que , pudemos determinar os esforços solicitantes.[pic 4]

Resultados:

[pic 5]

Analisando os resultados vemos que as vigas mais solicitadas são as VS15 e VS19, como ambas estão submetidas aos mesmos esforços tanto faz a viga analisada, por esta razão iremos analisar a viga VS15:

Esforços solicitantes:

Vsd = 46,65kN

Msd=64,14kN

5.2. Dimensionamento para o ELU:

Utilizando um concreto de fck=25MPa e um aço USI-CIVIL300 (Fy=300MPa) e perfis laminados disponíveis no livro de Walter Pfeil, calculamos a largura efetiva da viga VS15 como:

bef=besquerda+bdireita, onde:

[pic 6]

Logo: bef=2*68,8 = 137,6cm

[pic 7]

- Para o perfil W150x24,0 (A=31,5cm2 e d=16,0cm) temos:

Rcd=0,85*2,5/1,4*137,6*13=2715kN

Rtd=A*fy/γa

Rtd=31,5*30/1,1=859,09kN

Como Rcd>Rtd temos LNP na laje, a uma altura de:

x=Rtd/Rcd*hc

x=859,09/2715*13=4,11cm

E portanto, temos:

Mrd=Rtd*(d/2+hc-x/2)

Mrd=859,09*(16/2+13-4,11/2)/100=145,56 kNm

Como Mrd= 145,56kNm > Msd=64,14kNm (OK!)

5.2.2. Cálculo dos conectores:        

Utilizando um concetor stud bolt de φ22,9 mm (Acs=3,87cm² e fu=415MPa) temos:

Rp=0,6 (steel deck) e Rg=1,0 (um conector por nervura)

Sabendo que:

[pic 8]

Sendo
[pic 9]

Assim:

[pic 10]

Logo, Qn=48,46kN

Assim: n = Aaço*fy/Qn = 31,5*30/48,46=19,5=20

Espaçamento: (L/2)/((n-1)+n/2)=5,5/2/19,5=141mm

Como 8hc=1040mm > 141 mm > 6d=137 mm (OK!)

5.5.3. Verificação da Força Cortante:

Sabendo que:

[pic 11]

Sendo

[pic 12]

Logo Cv=1

Sendo:

[pic 13]

Como Vrd=172,8kN>Vsd=93,29kN (OK!)

5.2.3. Verificação do perfil metálico antes da cura do concreto:

Peso Próprio = 2,39kN/m²

Pd = 1,4*PP*Vão

Como o pior caso é o das vigas que estão entre as lajes de vão igual a 1,608, temos que esse será o vão a ser utilizado.

Assim:

Pd = 1,4*2,39*1,608 = 5,38kN/m

O momento solicitante de cálculo será:

Msd=Pd*l²/8 = 5,38*5²/8 = 16,81kNm

5.2.3.1 Cálculo do Momento Resistente:

Flambagem local da alma:

[pic 14]

Flambagem local da mesa

[pic 15]

Flambagem lateral com Torção

Lb = 500cm

[pic 16]

[pic 17]

Sendo:

[pic 18]

[pic 19]

Como Lbp=109,5 < Lb = 500 < Lbr=505,69 a viga é Intermediária

Assim temos:

Mp = Z*fy = 197,6*30/100 =59,28kNm

Mr = Wc*0,7*fy = 173*0,7*30/100 = 36,33kNm

[pic 20]

Cálculo do Cb para vigas bi-apoiadas com carregamento uniforme:

[pic 21]

 = 16,81kNm[pic 22]

 = 12,61kNm[pic 23]

 = 16,81kNm[pic 24]

[pic 25]

Cb*Mn = 1,136*36,66 = 41,65kNm

Como:

[pic 26]

Logo: Mn = 41,65kNm

Assim:

[pic 27]

Como Mrd = 37,86kNm > Msd= 16,81kNm (OK!)

6. Verificação das vigas principais em balanço