O DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METÁLICA ATRAVÉS DE SOFTWARE PARA ARMAZENAGEM DE PALLETS COM TELHA

DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METÁLICA ATRAVÉS DE SOFTWARE PARA ARMAZENAGEM DE PALLETS COM TELHA.

 

Rhael Cardoso Caetano1

Derek Manoel Luup Carvalho2

 

RESUMO

Palavras-Chave: Dimensionamento, Estados de limites, Esforços resistentes.

 Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Engenharia Mecânica da Faculdade Capivari

2 Acadêmico do curso de Engenharia Mecânica da Faculdade Capivari. E-mail: [e-mail]

3 Orientador: Professor (Docente) do curso de Engenharia de Mecânica da Faculdade Capivari.  

E-mail:[e-mail]

1. Introdução

Estruturas metálicas são elementos que dão sustentação e são usadas em construções, formadas por perfis metálicos geralmente feitos em aço, tendo uma aplicação em grande área como: edifícios, escadas, torres entre outros. Com o avanço constante dos estudos das construções e da metalurgia, as estruturas metálicas se tornaram mais eficientes, tendo mais possibilidade de obter êxito em suas aplicações.

Seu uso foi iniciado no século XVIII para substituir a madeira e outros materiais, estando presentes em vários setores, com boa resistência e durabilidade. As estruturas metálicas permitem grande flexibilidade de projetos, se tornando uma boa alternativa de uso, como o caso da Torre Eiffel, que na época mostrava a efetividade de estruturas metálicas na construção civil.

A simulação estrutural tem grande importância em projetos. Permite testes buscando a verificação do comportamento do material em relação a alguma tensão solicitada, alcançando dados que servirão de base para que os projetos possam ser executados com eficiência, garantindo qualidade e segurança sem a necessidade de ensaios destrutivos físicos, evitando gastos para quem irá executar o projeto.

A simulação utilizada neste Trabalho de Conclusão de Curso será o Ftool, que auxilia na análise estrutural bidimensional de projetos. Através de cálculos será previsto a sobrecarga aplicada nas vigas, assim podendo observar as flechas máximas, momento fletor e esforços normais de cada componente no ELS (Estado Limite de Serviço). Para a verificação do ELU (Estado Limite Ultimo) será utilizado o DimPerfil 4.0, nele é calculado se as dimensões do perfil escolhido para cada componente resistem aos esforços solicitados com coeficiente de segurança.

Neste trabalho será dimensionado uma estrutura metálica para o armazenamento de pallets carregados com telhas, facilitando a organização dos mesmos no local de trabalho. Com base nos cálculos de sobrecarga serão utilizados programas de simulações e cálculos para dimensionar perfis de aço que integrarão a estrutura, como as vigas, colunas, perfis de sustentação, e travamentos laterais, garantindo a efetividade da estrutura.

1. Fundamentação Teórica

A revisão bibliográfica abordada neste Trabalho de Conclusão de Curso irá apresentar conceitos básicos sobre dimensionamento de estrutura metálica e outras informações que permitam executar as simulações necessárias para dimensionar a estrutura.

1. Aços Estruturais

Os aços utilizados em estruturas são divididos em dois grupos aço carbono e aço baixa liga, ambos podem receber tratamento térmico para aumentar sua resistência mecânica. Os aços carbonos com um teor máximo de 2,0% de carbono têm sua dureza aumentada em relação ao ferro puro por conta do carbono, eles se dividem em três categorias, carbono baixa liga com teor C < 0,29%, médio carbono 0,30% < C < 0,59%, e alto carbono 0,6% < C < 2,0%. Esse aumento no teor de carbono torna o aço mais duro, porém sua ductilidade, que é sua capacidade de se deformar, diminui. (PFEIL e PFEIL, 2008).

 Já os aços de baixa liga são aços de baixo teor de carbono acrescentados alguns elementos de liga como o cromo, cobre, manganês, molibdênio, níquel, fósforo, vanádio e zircônio. Alguns desses elementos de liga fazem com que o aço tenha um aumento na sua resistência mecânica através de modificação na sua microestrutura para grãos mais finos, assim, mesmo os aços com teor de carbono baixo, tem uma boa resistência e permite soldagens sem preocupações. Os aços mais utilizados no Brasil são os de baixa liga, considerados de alta e média resistência mecânica (PFEIL e PFEIL, 2008).

Segundo Pinheiro (2005), algumas vantagens do aço estrutural são: precisão milimétrica e ótimo acabamento na sua fabricação, material resistente a vibração e choques, execução de obras rápidas e limpas, leveza e alta resistência. Como desvantagens podem citar a necessidade de algum tratamento contra oxidação, trabalhadores e equipamentos especializados para sua montagem e limitação de fornecimento de perfis estruturais.

1. Elementos Estruturais

Os aços dúcteis- podem ser dobrados, permitindo a transformação em perfis de chapas dobradas. Esse procedimento é feito por máquinas especiais, tendo raios de curvatura segura para que o perfil dobrado não tenha rachaduras nas dobras.  (PFEIL e PFEIL, 2008). A figura 1 mostra alguns tipos de perfis formados a frio. 

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Figura 1 – Perfis de chapa dobrados.

[pic 1]

Fonte. Pinheiro (2005)

Segundo Pfeil e Pfeil (2008, p.10) “As hastes na qual sua seção transversal é pequena em relação ao comprimento, podem ser classificadas em: tirantes (tração axial) - colunas ou escoras (compressão axial) - vigas (cargas transversais produzindo momentos fletores e esforços cortantes) - eixos (torção)”. A figura 2 mostra os tipos de solicitações.

Figura 2 – Hastes em função da solicitação predominante (a) tirante; (b) coluna; (c) viga; (d) eixo de torção.

[pic 2]

Fonte: Pfeil e Pfeil (2008)

As figuras (a e b) representam forças solicitantes de tração e compressão distribuídas uniformemente na seção transversal. A figura (c) mostra o comportamento com cargas transversais que tem como esforço principal momento fletor e esforço cortante, e a figura (d) mostra esforço de torção assim tendo solicitações de cisalhamento. (PFEIL e PFEIL, 2008).

1. Estados de Limite

Conforme a NBR 8800 os estados limites fixam as condições exigíveis que devem ser obedecidas no projeto. Os estados de limites de uma estrutura ocorrem quando a estrutura se torna imprópria para seu uso. Ela é classificada em dois estados, estado de limite de serviço e estado de limite último.