analise computacional sap

ANLISE E DIMENSIONAMENTO COMPUTACIONAL DE ESTRUTURAS DE AO.

1- INTRODUOA finalidade da proposta dimensionar a estrutura conforme proposta abaixo seguindo as consideraes e da geometria apresentada no croqui, usando clculos computacionais, para assim aplicar conhecimentos tericos e prticos para melhor compreender todo o comportamento das aes atuantes na estrutura e das normas existentes. Para com isto, entender a realidade de uma estrutura metlica e verificar os tipos de anlises. Em uma estrutura deve ser assegurada a estabilidade como um todo e a cada um dos seus elementos componentes. Qualquer mtodo de anlise que considere a influncia dos efeitos globais e locais, que leve em considerao a deformaes por momento fletor, fora cortante e fora axial e a reduo de rigidez dos elementos componentes causadas pelas tenses residuais. 1.1 - PROPOSTA: Dimensionar os elementos da estrutura em perfis laminados Gerdau-Aominas do prdio conforme o croqui, seguindo as consideraes.

Figura 1 - Croqui

1.2 - DIMENSES DO EDIFCIO: A = 6.000mm B = 4.000mm H = 3.000mm

1.3 - CONSIDERAES: - Prescries da norma ABNT/NBR 8800:2008, fazendo a anlise de segunda ordem e dimensionamento de acordo com a norma; -Todos os perfis de ao (no usar estrutura mista), usando preferencialmente os perfis laminados W e /ou HP da Aominas; - Uso do prdio comercial (Sobrecarga conforme ABNT/NBR 6120:1980); - Laje pr-moldada, podendo considerar peso de aproximadamente 3,5 kN/m (j com revestimento

adicionado a esse peso); - Local do prdio: estacionamento da UPF, considerando vento conforme ABNT/NBR 6123:1989; - Paredes: considerar no contorno do prdio, usando 3 kN/m para cada metro de altura da parede, ou seja, para p-direito de 3m, a carga resultante de 9kN/m de parede ao longo das vigas onde tem parede.

2 DESENVOLVIMENTO2.1 DISTRIBUIO DAS CARGAS:

Figura 2 rea de influncia

As cargas do peso da laje e sobrecarga sero consideradas por rea de influncia conforme figura 2:

2.1.1 Carga da laje: - Viga externa, L = 4.000mm (4m): kN 14 kN kN L1 = 3,5 2 4m 2 = 14kN = = 3,51 = 0,0035 m 4 m mm - Viga externa, L = 8.000mm (8m):L2 = 3,5 kN kN kN 28 8m 2 = 28kN = = 4,67 = 0,0047 2 m mm m 6

- Viga central, L = 8.000mm (16m): kN kN kN 56 L3 = 3,5 2 16m 2 = 56kN = = 9,33 = 0,0093 m mm m 6

Figura 3 Cargas das Lajes nas elevaes: + 3.000, + 6.000 e + 9.000mm

2.1.2 Cargas da parede:Parede = 3 kN kN kN 3m = 9 = 0,009 2 m m mm

Figura 4 carga das paredes nas elevaes: + 3.000, + 6.000 e + 9.000mm

2.1.3 Sobrecarga: A sobrecarga foi determinada pela norma NBR6120:1980, sendo de 2 kN/m , para sala comercial. - Viga externa, L = 4.000mm (4m):SC1 = 2 kN 8 kN kN 4m 2 = 8kN = = 2 = 0,002 2 m 4 m mm

- Viga externa, L = 8.000mm (8m):

SC2 = 2

kN kN kN 16 8m 2 = 16kN = = 2,67 = 0,00267 2 m m mm 6

- Viga central, L = 8.000mm (16m): SC3 = 2 kN 32 kN kN 16m 2 = 32kN = = 5,33 = 0,00533 2 m 6 m mm

Figura 5 Sobrecarga nas elevaes + 3.000, + 6.000 e + 9.000mm

2.1.4 Fora nocional (Fn):

Figura 6 Fora nocional para eixos X e Y

2.1.4.1- Fn(X) = Fora nocional na direo x: kN Laje = 3,5 2 48m 2 = 168kN 1,4 = 235,2kN m kN Parede = 9 28m = 252kN 1,4 = 352kN m

kN SC = 2 2 48m 2 = 96kN 1,5 = 144kN m 1 Fn X _ = (0,003) [235,2 + 352 + 144] 2Fn X = 1,097 kN

Figura 7 Fora nocional na direo X, para as elevaes + 3.000, + 6.000 e + 9.000mm

2.1.4.2 Fn(Y) = Fora nocional na direo y: - Pilares nos eixos, P1-A e P1-C: kN Laje = 3,5 2 12m 2 = 42kN 1,4 = 58,8kN m kN Parede = 9 10m = 90kN 1,4 = 126kN m

kN SC = 2 2 12m 2 = 24kN 1,5 = 36kN mFn( y ) = 0,003(58,8 + 126 + 36) Fn( y ) AeC = 0,6624kN

- Pilar no eixo, P1-B: kN Laje = 3,5 2 24m 2 = 84kN 1,4 = 117,6kN m

kN Parede = 9 8m = 72kN 1,4 = 100,8kN m

kN SC = 2 2 24m 2 = 48kN 1,5 = 72kN m Fn( y ) = 0,003(117,6 + 100,8 + 72) Fn( y ) B = 0,8712kN

Figura 8 Fora nocional na direo Y, para as elevaes + 3.000, + 6.000 e + 9.000mm

2.1.5 Aes do Vento: As aes do vento foram determinadas, conforme norma ABNT NBR 6123/1988: Local da obra Marau RS. Velocidade bsica = V0 = 45 - Fator topogrfico, S1 S1 = 1,0 - Fator de rugosidade, S 2 Rugosidade IV, Classe A, z = 9m S 2= 0,85 - Fator estatstico, S3 S3 = 1,0 grupo 2 Velocidade caracterstica:Vk = 45 1 0,85 1 = 38,25 m s m s

Presso dinmica:

Pdin =

Vk 2 38,252 kgf kN = = 91,44 2 = 0,89 2 16 16 m m

Obs.: Adotado vento sem fator de reduo:

2.1.5.1 Vento nas direes +X e/ou X:V ( X ) = 0,89 kN kN 3m = 2,67 2 m m

Figura 9 Vento na direo + X

Figura 10 Vento na direo - X

2.1.5.2 Vento nas direes + Y e/ou Y: Cargas nos pilares dos eixos, P1-A e P1-C, ou P2-A e P2-C:V (Y ) AeC = 0,89 kN kN 2m = 1,78 2 m m

Carga no pilar do eixo, P1-B e P2-B:V (Y ) B = 0,89 kN kN 4m = 3,56 2 m m

Figura 11 Vento na direo + Y

Figura 12 Vento na direo Y.

3 COMBINAESCombinaes lineares: Comb.1 = 1,4 (Dead + Cp. Laje + Cp. Parede) + 1,5 SC Comb.2 = 1,0 (Dead + Cp. Laje + Cp. Parede) + 1,4 V(+X) Comb.3 = 1,0 (Dead + Cp. Laje + Cp. Parede) + 1,4 V (-X) Comb.4 = 1,0 (Dead + Cp. Laje + Cp. Parede) + 1,4 V(+Y) Comb.5 = 1,0 (Dead + Cp. Laje + Cp. Parede) + 1,4 V (-Y) Comb.6 = Comb.1 + Fn-X Comb.7 = Comb.1 + Fn-Y Combinaes no lineares: Comb.8 = Comb.6 (no linear) Comb.9 = Comb.7 (no linear).

4 ANLISE DA ESTRUTURA4.1 ANLISE DE PRIMEIRA E SEGUNDA ORDEM A anlise foi verificada, utilizando o software SAP 2000, verso 14, onde foram retirados os valores dos deslocamentos nas combinadas 6 e 7 (linear) e 8 e 9 (no linear), e esforos nos perfis.

Tabela 1 Deslocamentos.Deslocamentos anlise na direo x: no linear comb.8 1 1,043 0,598 0,443 0,432 0,007 0,008 anlise na direo y: no linear comb.9 1 1,350 0,404 0,932 0,474 0,427 0,399

linear n comb.6 4 1,037 28 0,439 16 0,008 linear n comb.7 4 1,278 28 0,874 16 0,399

2 0,600 0,436 0,007

B2 1,004 1,011 0,862

2 0,418 0,505 0,427

B2 1,033 1,065 1,070

Obs.: Como B2 menor que 1,1, a estrutura classificada como de pequena deslocabilidade. Neste caso no h necessidade de redimensionar a estrutura.

Tabela 2 Esforos nas barras:TABLE: Element Forces - Frames Barra Nd Vy Vx Mx My KN KN KN KN-mm KN-mm Colunas - HP 200X53 - (L = 9.000mm) 1 -105 -28 12 49287 11142 2 -362 -22 -3 36092 6480 3 -550 -30 2 44753 3548 4 -365 24 1 38697 3951 5 -554 33 2 50283 3549 7 -365 24 -3 38700 6482 Vigas transversais externas - W 310X38.7 (L =6.000mm) 6 7 1 0E+00 55480,0 0 16 7 1 1E-05 55480,0 0 18 8 73 0E+00 53362,7 0 27 8 73 -9E-06 53362,5 0 29 -30 0 -1E-06 62155,9 0 34 -30 0 -5E-06 62155,6 1 Vigas transversais internas - W 360X51 (L = 6.000mm) 17 7,3 1,1 -0,0000113 65401 0,40 28 6,0 0,8 0,0000105 61952 0,48 35 -26,7 0,3 0,0000060 71649 0,55 Vigas longitudinais - W 310X38.7 (L = 4.000mm) 8 -12 49 0,00 37335,8 0,00 9 61 -50 0,00 35375,5 0,00

10 13 19 20 21 24 30 31 32 33 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51

-12 49 0,00 37335,8 62 -50 0,00 35368,6 -13 48 0,00 35978,7 31 -49 0,00 32904,3 -13 48 0,00 35961,6 31 -49 0,00 32894,6 -13 48 0,00 36342,1 4 -51 0,00 35783,5 -13 48 0,00 36327,1 4 -51 0,00 35773,1 Contraventamento - 2L102X6.4 (L = 5.000mm) -70 -4,2 0,00 3564,4 -36 4,2 0,00 3504,5 -19 -4,2 0,00 3573,5 -75 -4,2 0,00 3571,9 -38 -4,3 0,00 3643,3 -16 4,2 0,00 3526,2 -76 -4,2 0,00 3572,9 -38 -4,3 0,00 3643,6 -16 4,2 0,00 3525,8 -71 -4,2 0,00 3565,4 -36 4,2 0,00 3503,7 -19 -4,2 0,00 3573,4

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Obs.: Os contraventamentos foram dimensionados a trao e tambm a compresso.

4.2 DESLOCAMENTO MXIMO O deslocamento mximo foi verificado pela combinada da envoltria, conforme figura 13, seu valor menor que o limite indicado pela norma de (H/500)= (9000/500) = 18mm.

Figura 13 Deslocamento pela envoltria.

4.3 VERIFICAO DO FATOR BUCKLING A verificao do fator de carga elstica de flambagem (buckling), foi realizada pela combinao mais critica, sendo que o valor tem que ser maior que 10. Como mostra a figura 14.

Figura 14 Fator Buckling

5 DIMENSIONAMENTO DOS PERFIS.

Figura 15 Perfis para as vigas nas elevaes + 3.000, + 6.000 e + 9.000mm

Figura 16 Perfis para as colunas e contraventamentos.

6.0 - DIAGRAMAS DOS ESFOROS

Figura 17 Diagrama da Fora Axial pela combinao da envoltria.

Figura 18 Diagrama da Fora Cortante pela combinao da envoltria.

Figura 19 Diagrama do Momento pela combinao da envoltria.

7.0 - VERIFICAO DOS PERFIS.Os perfis foram verificados, no mCalc perfis. 7.1 Verificao da coluna, perfil HP 200X53, H = 9.000mm:Nc = 554kN Vy = 33kN Vx = 12kN Mx = 50283kN .mm My = 11142kN .mm NO DEFINIDO Cliente: No Definido Obra: No Definido

20/08/2011

Responsvel: No Definido 18:43:24 mCalc_Perfis PERFIL I DA AOMINAS Perfil: HP 200 53 Ao: ASTM A572 GR50 fy = 345 MPa fu = 450 MPa

COMPRIMENTOS DA BARRA KxLx = 3000 mm KtLt = 9000 mm KyLy = 3000 mm Lb = 3000 mm 1. Clculo da Trao 1,00 Coeficiente de reduo da rea lquida 6810,00 mm rea lquida da seo transversal 6810,00 mm rea lquida efetiva da seo transversal

2135,86 kN

Resistncia de escoamento

2270,00 kN 2135,86 kN

Resistncia ruptura

Fora normal resistente de clculo trao

0,00 < 1,00

OK!

2. Clculo da Compresso

10915,78 kN

3669,30 kN

2903,17 kN

1,00

2903,17 kN 2903,17 kN 1,00 Fator de reduo associado instabilidade local 2349,45 kN

0,90 0,71

1522,19 kN

0,36 < 1,00

OK!

3. Clculo da Resistncia Flexo - eixo X 700,00 kgf/cm 487941,18 mm 561132,35 mm Tenso residual Mdulo resistente elstico Mdulo resistente plstico Momento fletor de plastificao da seo

193590,66 kN.mm 3.1. FLT - Flambagem Lateral com Toro

60,48

Parmetro de esbeltez

42,38 181795550,00 5060,79

Parmetro de esbeltez correspondente plastificao

escoamento 1,00

149,93

Parmetro de esbeltez correspondente ao incio do

134183,82 kN.mm Momento fletor correspondente ao incio do escoamento Fator de modificao para diagrama de momento fletor no-uniforme

flambagem elstica

464023,21 kN.mm

Momento fletor de

ento 183589,04 kN.mm Momento fletor resistente caracterstico para o estado limite FLT

3.2. FLM - Flambagem Local da Mesa

9,16


9,15


22,38

Parmetro de esbeltez correspondente ao incio do escoamento Momento fletor de flambagem elstica

802643,59 kN.mm

ento 193545,92 kN.mm Momento fletor resistente caracterstico para o estado limite FLM

3.3. FLA - Flambagem Local da Alma

16,05


90,53


137,24

Parmetro de esbeltez correspondente ao incio do escoamento Momento fletor correspondente ao incio do escoamento

168339,71 kN.mm ento 193590,66 kN.mm 183589,04 kN.mm

Momento fletor resistente caracterstico para o estado limite FLA Momento fletor resistente caracterstico Momento fletor resistente de clculo

166899,12 kN.mm

0,30 < 1,00

OK!

4. Clculo da Resistncia Flexo - eixo Y 700,00 kgf/cm 161642,51 mm 247887,59 mm Tenso residual Mdulo resistente elstico Mdulo resistente plstico Momento fletor de plastificao da seo

85521,22 kN.mm 4.1. FLA - Flambagem Local da Alma

9,16


26,97


33,71

Parmetro de esbeltez correspondente ao incio do escoamento

ento 85521,22 kN.mm 85521,22 kN.mm Momento fletor resistente caracterstico para o estado limite FLA Momento fletor resistente caracterstico

77746,56 kN.mm

Momento fletor resistente de clculo

0,14 < 1,00

OK!

5. Clculo da Resistncia ao cortante - eixo X

18,32 5,00


Coeficiente de flambagem local por cisalhamento

59,22

Parmetro de esbeltez limite para plastificao

3111,00 mm

73,76 Parmetro de esbeltez limite para para incio de escoamento rea efetiva de cisalhamento 643,98 kN Fora cortante correspondente plastificao

ento

585,43 kN

Resistncia ao esforo cortante em relao ao eixo X

0,02 < 1,00

OK!

6. Clculo da Resistncia ao cortante - eixo Y

16,05 5,00



59,22


2305,20 mm

73,76 Parmetro de esbeltez limite para incio de escoamento rea efetiva de cisalhamento 47717,64 Fora cortante correspondente plastificao

ento

433,80 kN

Resistncia ao esforo cortante em relao ao eixo Y

0,08 < 1,00

OK!

7. Equaes de Interao

0,44

0,76 mCalc_Perfis - Sta

7.2 Verificao da viga, perfil W 310X38.7, L = 6.000mm:Nc = 30kN Vy = 73kN Vx = 0kN Mx = 62156kN .mm My = 0kN .mm NO DEFINIDO Cliente: No Definido Obra: No Definido

20/08/2011

Responsvel: No Definido 18:57:40 mCalc_Perfis PERFIL I DA AOMINAS Perfil: W 310 38.7 Ao: ASTM A572 GR50 fy = 345 MPa fu = 450 MPa


1558,77 kN


1656,67 kN 1558,77 kN

Resistncia ruptura


0,00 < 1,00

OK!


4705,06 kN

398,62 kN

1022,23 kN

1,00


1,99 0,22 317,81 kN

0,09 < 1,00

OK!



157,07


42,38 99856282,32 21790,20


escoamento 1,00

109,84



flambagem elstica

87245,28 kN.mm

Momento fletor de



8,51


9,15


22,38


1056138,47 kN.mm ento 219645,92 kN.mm

Momento fletor resistente caracterstico para o estado limite FLM


50,10


90,53


137,24




79313,89 kN.mm

0,78 < 1,00

OK!



8,51


26,97


33,71 ento 46397,39 kN.mm 46397,39 kN.mm


Momento fletor resistente caracterstico para o estado limite FLA Momento fletor resistente caracterstico

42179,45 kN.mm


0,00 < 1,00

OK!


17,01 5,00



59,22


2128,66 mm


ento

400,58 kN


0,00 < 1,00

OK!


50,10 5,00



59,22


1798,00 mm


ento

338,35 kN


0,22 < 1,00

OK!


0,78

0,83 mCalc_P

7.3 Verificao da viga, perfil W 360X51, L = 6.000mm:Nc = 26,7kN Vy = 1,1kN Vx = 0kN Mx = 71649kN .mm My = 0,55kN .mm NO DEFINIDO Cliente: No Definido Obra: No Definido

20/08/2011

Responsvel: No Definido 19:01:53 mCalc_Perfis PERFIL I DA AOMINAS Perfil: W 360 51 Ao: ASTM A572 GR50 fy = 345 MPa fu = 450 MPa


2032,36 kN


2160,00 kN 2032,36 kN

Resistncia ruptura


0,00 < 1,00

OK!


7798,08 kN

530,77 kN

1476,96 kN

1,00


1,98 0,22 423,16 kN

0,06 < 1,00

OK!



155,04


42,38 155813899,94 19789,55


escoamento 1,00

112,93



flambagem elstica ento 135704,53 kN.mm

135704,53 kN.mm

Momento fletor de

Momento fletor resistente caracterstico para o estado limite FLT


7,37


9,15


22,38


2035284,63 kN.mm ento 317891,75 kN.mm



46,08


90,53


137,24




123367,75 kN.mm

0,58 < 1,00

OK!



7,37


26,97


33,71 ento 59994,79 kN.mm 59994,79 kN.mm



54540,71 kN.mm


0,00 < 1,00

OK!


14,74 5,00



59,22


2638,19 mm


ento

496,46 kN


0,00 < 1,00

OK!


46,08 5,00



59,22


2556,00 mm


ento

480,99 kN


0,00 < 1,00

OK!


0,58

0,61 mCalc_Perfis - S

7.4 Verificao da viga, perfil W 310X38.7 - L = 4.000mm:Nt = 62kN Vy = 51kN Vx = 0kN Mx = 37335,8kN .mm My = 0,0kN .mm NO DEFINIDO Cliente: No Definido Obra: No Definido

20/08/2011

Responsvel: No Definido 19:16:12 mCalc_Perfis PERFIL I DA AOMINAS Perfil: W 310 38.7 Ao: ASTM A572 GR50 fy = 345 MPa fu = 450 MPa


1558,77 kN


1656,67 kN

Resistncia ruptura

1558,77 kN


0,04 < 1,00

OK!


10586,38 kN

896,90 kN

1621,51 kN

1,00


1,33 0,48

687,11 kN

0,00 < 1,00

OK!



104,71


42,38 99856282,32 21790,20


escoamento 1,00

109,84



flambagem elstica

164823,72 kN.mm

Momento fletor de



8,51


9,15


22,38


1056138,47 kN.mm ento 219645,92 kN.mm



50,10


90,53


137,24




143063,22 kN.mm

0,26 < 1,00

OK!

4. Clculo da Resistncia Flexo - eixo Y

700,00 kgf/cm 88121,21 mm 134485,20 mm

Tenso residual Mdulo resistente elstico Mdulo resistente plstico Momento fletor de plastificao da seo


8,51


26,97


33,71 ento 46397,39 kN.mm 46397,39 kN.mm



42179,45 kN.mm


0,00 < 1,00

OK!


17,01 5,00



59,22


2128,66 mm


ento

400,58 kN


0,00 < 1,00

OK!


50,10 5,00



59,22


1798,00 mm


ento

338,35 kN


0,15 < 1,00

OK!


0,28

0,26

7.5 Verificao do contraventamento, perfil 2 L 102x6,4 - L = 5.000mm:Nt = 76kN Vy = 4,3kN Vx = 0kN Mx = 3643,6kN .mm My = 0,0kN .mm NO DEFINIDO Cliente: No Definido Obra: No Definido

20/08/2011

Responsvel: No Definido 19:52:04 mCalc_Perfis PERFIL DUPLA CANTONEIRA LAMINADA OPOSTAS PELAS ABAS Perfil: 2LLM 101.6 x 6.35 x 9 TR 1666 Ao: ASTM A36 fy = 250 MPa fu = 400 MPa COMPRIMENTOS DA BARRA KxLx = 5000 mm KtLt = 5000 mm KyLy = 5000 mm Lb = 5000 mm 1. Clculo da Trao 1,00 Coeficiente de reduo da rea lquida

2504,00 mm

rea lquida da seo transversal 2504,00 mm rea lquida efetiva da seo transversal

569,09 kN


741,93 kN 569,09 kN

Resistncia ruptura


0,00 < 1,00

OK!


330,54 kN


1,69 0,31 159,40 kN

0,48 < 1,00

OK!



16,00


31,68


39,60 4283,06 kN.mm

Parmetro de esbeltez correspondente ao incio do escoamento Momento fletor correspondente ao incio do escoamento ento

8566,12 kN.mm

Momento fletor resistente caracterstico para o estado limite FLA Momento fletor resistente de clculo

7787,38 kN.mm

0,47 < 1,00

OK!


13140,64 kN.mm 4.1. FLM - Flambagem Local da Mesa

16,00


10,75


27,67

Parmetro de esbeltez correspondente ao incio do escoamento Momento fletor de flambagem elstica ento

12319,35 kN.mm


16,00


31,68


39,60

Parmetro de esbeltez correspondente ao incio do escoamento Momento fletor correspondente ao incio do escoamento ento

11426,65 kN.mm 25217,15 kN.mm

Momento fletor resistente caracterstico para o estado limite FLA Momento fletor resistente de clculo

22924,68 kN.mm

0,00 < 1,00

OK!

5. Clculo da Resistncia ao cortante - eixos X e Y

16,00 5,00



69,57


645,16 mm


ento

175,95 kN


175,95 kN


0,00 < 1,00

OK!

0,02 < 1,00

OK!


0,47

0,89 mCalc_Perfis -

CONCLUSESCada obra em ao o resultado de uma sucesso de decises tomadas desde a concepo da estrutura at a montagem da ultima pea. importante que cada profissional tenha conscincia das repercusses possveis de cada fase sobre o processo produtivo. Este trabalho foi desenvolvido atravs de estudos direcionados ao dimensionamento de estruturas metlicas, realizados a fim de se obter resultados satisfatrios e coerentes em relao ao mtodo computacional, foi feito anlise linear e no linear, para determinarmos a sua deslocabilidade. A estrutura foi dimensionada utilizando-se o software, SAP2000, onde foram verificados os esforos nas combinaes mais criticas, e conferidas no software mCalc_Perfis.

analise computacional sap

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