dimensionamento de treliças de madeira e ferro [hairon mazzucco zanini]

Upload: marcio-ferreira

Post on 03-Apr-2018

215 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    1/22

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    DIMENSIONAMENTO E LEVAMENTO DE CUSTOS DE UMA

    TRELIA DE MADEIRA EM COBERTURAS DE PAVILHESUTILIZANDO COMO PARMETRO UMA TRELIA METLICA

    Hairon Mazzucco Zanini (1), Marcio Vito (2)

    UNESC Universidade do Extremo Sul Catarinense(1)[email protected], (2)[email protected]

    RESUMO

    A madeira um material muito utilizado em nossa regio na confeco de estruturapara coberturas, principalmente por possuir elevada resistncia trao e acompresso paralela s fibras, com fcil obteno, tima agilidade na fabricao epor ser sustentvel. Com a finalidade de verificar a viabilidade econmica de umaestrutura de cobertura treliada em madeirado tipo Eucalipto Grandis tratado compreservante do tipo CCA, utilizando como parmetro uma trelia em ao ASTMMR250 composta de perfis do tipo U, foi efetuado o dimensionamento de forma aelaborar um comparativo dos custos de fabricao. As trelias foram dimensionadaspara um pavilho industrial, comumente utilizado em nossa regio, vo livre de 15m,espaadas a cada 5m. Foi adotado um dimetro de 15cm para o clculo da madeirae para o ao foi dimensionado um perfil atravs dos esforos de compresso e

    trao. Os mesmos valores de sobrecarga, carga de vento, carga da telha einstalaes, foram utilizados para os dimensionamentos. Foi observado com ascargas obtidas e com os dimensionamentos realizados que o peso prprio dasestruturas irrelevante, mesmo o ao tendo um peso especfico 10 vezes maior quea madeira. No entanto analisando a quantidade de materiais utilizados, observamosos perfis adotados, na qual a madeira teve que utilizar uma seo transversal comrea de 213,82 cm, enquanto o ao utilizou apenas 19,90 cm de rea. Foramefetuados dois oramentos para cada material, em quatro empresas situadas naregio carbonfera do sul de Santa Catarina. Verificamos que a madeira, mesmoutilizando uma quantidade de material muito maior, ela continua mais viveleconomicamente em relao ao ao, sendo que a grande diferena verificada o

    custo de fabricao. Os dados para clculo foram retirados das normas NBR7190/97, NBR 8800/08 e bibliografias referenciadas.

    Palavras-chave: Ao; Madeira; Custos; Fabricao; Dimensionamento.

    mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]
  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    2/22

    2

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    1. INTRODUO

    A madeira possui diversas propriedades que a tornam muito atraente frente a

    outros materiais. Dentre essas, so comumente citados o baixo consumo de energia

    para seu processamento, a alta resistncia trao e a compresso, as boas

    caractersticas de isolamento trmico e eltrico, alm de ser um material muito fcil

    de ser trabalhado manualmente ou por mquinas. (Gesualdo, 2003)

    O aspecto, no entanto, que distingue a madeira dos demais materiais a

    possibilidade de produo sustentada nas florestas nativas e plantada, e nas

    modernas tcnicas empregadas nos reflorestamentos, que permitem alterar a

    qualidade da matria-prima de acordo com o uso final desejado. (Calil Junior, 2003)

    Para Pfeil (2003), O fato de a madeira ser o resultado do crescimento de um

    ser vivo, implica em variaes das suas caractersticas em funo do meio ambiente

    em que a rvore se desenvolve. A esta variabilidade acrescenta-se que a madeira

    produzida por diferentes espcies de rvores, cada qual com caractersticas

    anatmicas, fsicas e mecnicas prprias.

    A madeira um material higroscpico, sendo que vrias de suas

    propriedades so afetadas pelo teor de umidade presente, relata Pfeil (2003). Sua

    natureza biolgica submete-a aos diversos mecanismos de deteriorao existentes

    na natureza. A essas caractersticas negativas acrescenta-se sua susceptibilidade

    ao fogo. Essas desvantagens da madeira podem ser eliminadas ou, ao

    menos,minimizadas,bastando para tal o emprego de tecnologias j disponveis e de

    uso consagrado nos pases desenvolvidos. (Gesualdo, 2003)Gesualdo (2003) afirma que o desconhecimento das propriedades da madeira

    por muitos de seus usurios, so as maiores causas de desempenho insatisfatrio

    da madeira frente a outros materiais.

    comum se ouvir a frase arraigada na sociedade "a madeira um material

    fraco". Isto revela um alto grau de desconhecimento, gerado pela prpria sociedade.

    Em funo disto, no se pode tomar como exemplo a maioria das estruturas de

    madeira j construdas sem projeto, pois podem fazer parte do rol de estruturas

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    3/22

    3

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    "contaminadas" pelo menosprezo madeira ou procedentes de maus projetos.(Gesualdo, 2003)

    A madeira empregada na construo civil, de forma temporria, na

    instalao do canteiro de obras, nos andaimes, nos escoramentos e nas frmas. De

    forma definitiva, utilizada nas esquadrias, nas estruturas de cobertura, nos forros e

    nos pisos. (Gesualdo, 2003)

    O uso da madeira parece representar um imenso desastre ecolgico para o

    leigo. No entanto, de acordo com SZCS (2005) esquecido que a madeira ummaterial renovvel e que durante a sua produo (crescimento) a rvore consome

    impurezas da natureza, transformando-as em madeira. A no utilizao da rvore

    depois de vencida sua vida til devolver natureza todas as impurezas nela

    armazenada.

    Outro ponto importante o qual no se deve esquecer jamais que a extrao

    da rvore e o seu desdobro so um processo que envolve baixssimo consumo de

    energia, alm de ser praticamente no poluente. (Gesualdo, 2003)

    Segundo Gesualdo (2003) um dos fatores mais importantes refere-se

    energia gasta para a produo do material escolhido para a construo. A Tabela 1

    mostra uma comparao entre as energias gastas na produo de uma tonelada de

    madeira, de ao e de concreto, conforme estudo realizado no Laboratrio Nacional

    de Engenharia Civil de Lisboa (LNEC, 1976).

    Tabela 1 Consumo de energia na produo de materiais

    Fonte: (Gesualdo, 2003, pg2, tab1)

    Frente como podemos aproveitar melhor este material biodegradvel, e

    visivelmente mais sustentvel que o ao, ser dimensionado uma trelia de madeira

    rolia de Eucalipto Grandis tratado e outra com ao perfil U laminado, para a

    cobertura de um pavilho de tamanho padro em nossa regio, com vo livre de 15

    m, espaadas a cada 5m, visando encontrar um oramento economicamente vivel.

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    4/22

    4

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    2. MATERIAIS E MTODOS

    Sero dimensionadas duas trelias com cargas variveis iguais, referenciadas

    bibliograficamente, influenciando somente o tipo de material a ser utilizado, nesse

    artigo ao e madeira. Analisando os resultados obtidos, poderemos ento comparar

    custos de fabricao, visando alcanar um oramento economicamente vivel.

    2.1 CARACTERSTICAS DO PAVILHO

    O pavilho tem Dimenses de 15m x 25m (Largura x Comprimento), com rea

    total de 375m (Figura 1).

    O perfil de ao ser definido aps os clculos dos esforos obtidos atravs do

    software Ftool (Two-Dimensional Frame Analysis Tool) (PUC 2008).

    Ser adotado um dimetro de 15cm para clculo do peso prprio da estrutura

    da trelia de madeira.

    A flambagem foi desconsiderada nos dimensionamentos.

    Vo terico adotado de 15m para melhorar a apresentao dos clculos.

    Telhado com inclinao de 12.

    Utilizar telha metlica com carga 0,1kN/m, mais instalaes 0,2 kN/m, de

    acordo com REBELLO (2006)

    Figura 1 - Projeo da trelia e do pavilho para dimensionamento eoramento

    Fonte: Autor

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    5/22

    5

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    2.2 CARACTERISTICAS DOS MATERIAS2.2.1 PROPRIEDADES MECNICAS DA MADEIRA

    A espcie de madeira escolhida foi o Eucalyptus grandis, por se tratar de uma

    espcie de grande disponibilidade e com caractersticas mecnicas boas. Essas

    caractersticas foram retiradas da norma brasileira NBR 7190/97. Esses parmetros

    so:

    yp - peso especfica = 640kg/m = 6,4 kN/m

    fc0 - resistncia compresso paralela s fibras = 40,3 MPaft0 - resistncia trao paralela s fibras = 70,2 MPaft90 - resistncia trao normal s fibras = 2,6 MPafv - resistncia ao cisalhamento =7,0 MPaEc0 - mdulo de elasticidade longitudinal obtido no ensaio de compresso paralelas fibras = 12813 Mpa

    2.2.2 PROPRIEDADES MECNICAS DO AO

    Suas propriedades mecnicas foram obtidas do item 4.6.10 da normabrasileira NBR 8800/08. Para efeito de clculo devem ser adotados os seguintes

    valores, na faixa normal de temperaturas atmosfricas:

    E = 205,000 MPa - mdulo de elasticidadea = 0,3 - coeficiente de Poisson = 12x10-6por C - coeficiente de dilatao trmicap = 77 kN/m - peso especfico

    3. MEMORIAL DE CLCULO E MTODOS

    De acordo com Gesualdo (2003) as cargas sobre uma trelia so

    consideradas como atuantes sobre os ns superiores da estrutura. Usa-se o critrio

    da faixa de influncia, conforme ilustrado na figura 2, para obter a carga atuante

    sobre cada n. A faixa de influncia tomada como sendo a soma das duas

    metades das distncias entre os dois ns vizinhos. Sobre cada um destes ns,

    atuam todas as cargas provenientes do material existente na faixa de influncia(figura 3), cargas permanentes e cargas variveis.

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    6/22

    6

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    Figura 2 - rea de influncia dos ns da trelia

    Fonte: Pfeil 2003

    Figura 3 - rea de influncia vo entre pilares

    Fonte: Pfeil 2003

    3.1 DETERMINAO DAS CARGAS PARA A TRELIA DE AO

    Cargas atuantes:

    Carga permanente (g): peso prprio 0,15 kN/m, mais carga da telha metlica

    0,1 kN/m, mais instalaes 0,2 kN/m, de acordo com REBELLO (2006).

    Carga acidental (q): 0,5 kN/m foi retirada da NBR 6120/1980 (tab. 2).

    Carga de vento dimensionada conforme norma NBR 6123/88.

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    7/22

    7

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    Combinaes so possibilidades de situaes que possam acontecer no dia adia da utilizao da edificao. A norma NBR 8681/84 requer no mnimo quatro

    situaes, foi adotado em Fd1 peso prprio mais sobrecarga, em Fd2 peso prprio

    mais sobrecarga mais ao do vento, Fd3 igual a Fd2 mas utilizando outros

    coeficientes de aes, Fd4 peso prprio mais ao do vento.

    Equao 1: Equao de combinaes

    Sero utilizados para clculo Fd1 e Fd4, pois so as piores situaes.

    Considerar somente a carga permanente majorada com coeficiente obtido da tabela

    1.5 e 1.6 (PFEIL 2010), sem a carga de vento, pois causa suco.

    Utilizando a carga Fd1, situao onde no h efeito do vento que ocasiona

    suco na cobertura, agindo somente o peso prprio da estrutura e a sobrecarga,

    ser dimensionada uma trelia para esta situao, na qual se encontra no pior

    estado. Ser verificada a ao da combinao Fd4, onde o vento causa suco, se

    for menor no haver necessidade de redimensionar por Fd4, e o perfil ser

    dimensionado por Fd1.

    Utilizao do conceito da rea de influncia para a combinao Fd1:

    rea de influncia dos ns dos apoios:

    rea de influncia dos ns do vo da trelia:

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    8/22

    8

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    Figura 4 - Esforos com a combinao Fd1

    Fonte: Autor

    Barra AC maior trao T = 206,7 kN Barra AU maior compresso C = 211,4 kN

    O perfil ser dimensionado pelo esforo de compresso por ser o maior,

    atendendo juntamente ao esforo de trao.

    Figura 5 - Esforos com a combinao Fd4

    Fonte: Autor

    Barra AUmaior trao T = 168,2 kN Barra AC maior compresso C = 164,5 kN

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    9/22

    9

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    3.1.1 DIMENSIONAMENTO DA TRELIA DE AO PARA FD13.1.1.1 DIMENSIONAMENTO DO PERFIL UTILIZANDO O MAIOR ESFORO DE

    TRAO

    .Nd = 206,7kN

    Rdt>Nd Perfil adotado para a trao U Laminado 6 152,4x15,6 kg/m

    Ag= 19,90 cm AO ASTM MR250

    3.1.1.2 DIMENSIONAMENTO DO PERFIL UTILIZANDO O MAIOR ESFORO DE

    COMPRESSO

    Nd = 211,4kNNd Ndr

    (Tab A2.1 Norma NBR8800/08) /cm

    3.1.1.3 PERFIL ADOTADO

    Adotado Ao ASTM MR250 perfil U laminado 6 152,2x15,6kg/m (Tabela 2)

    para toda a trelia, pois atender os esforos solicitados, dados para oramento:

    Massa: 15,6 kg/m referente ao perfil

    Material: 52,16 m comprimento total das barras da trelia

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    10/22

    10

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    3.1.2 DIMENSIONAMENTO DA TRELIA DE AO PARA FD4

    Os valores dos esforos de Fd4 so menores que os valores de Fd1,

    para as mesmas barras, logo o perfil dimensionado para Fd1 suportar os esforos

    de suco causados pelo vento.

    Tabela 2 Perfis de ao U laminados

    Fonte: Catlogos de Barras e Perfis Gerdau

    3.2 DETERMINAO DAS CARGAS PARA A TRELIA DE MADEIRA

    Retiramos da tabela 9, do Livro de Estruturas de Madeira Walter Pfeil

    (2003), as propriedades mecnicas do tipo de madeira Eucalipytus Grandis,

    necessrias para dimensionamento.

    Segundo a norma NBR 7190/97, as aes usuais que devem ser

    consideradas em estruturas de madeira so: Carga permanente, cargas variveis(Vento e sobrecarga).

    Para esse trabalho sero utilizadas as aes de carga permanente e cargas

    variveis (vento e sobrecarga), visto que outros tipos aes no se enquadram na

    situao em estudo.

    Carga permanente: De acordo com o item 5.5.2 da NBR 7190/97, na

    avaliao do peso prprio, admite-se que a madeira esteja na classe 1 de umidade

    (12%). (Tab. 7 NBR 7190/97)Peso especfico madeira espcie Eucalyptus grandis= 640 kg/m = 6,4 kN/m

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    11/22

    11

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    A trelia possui 52,16 metros de comprimento linear de madeira utilizada, comseo circular (rolia) de dimetro adotado para clculo de 15 cm, obtemos:

    Distribuindo a carga da trelia por metro pelo vo terico adotado de 15m,

    obtemos 0,39kN/m.

    Cargas atuantes:

    Carga permanente (g): peso prprio da estrutura da madeira obtido atravs

    do peso especfico (Pfeil 2003), mais a carga da telha metlica 0,1kN/m,

    mais instalaes 0,2 kN/m de acordo com REBELLO (2006).

    Carga acidental (q): 0,5 kN/m obtida da norma NBR 6120/80 (tab 2).

    Carga de vento dimensionada conforme norma NBR 6123/88.

    Multiplica-se pela rea de influncia, considerando 5 metros de vo entre

    pilares, as cargas de vento, instalaes e telha, a carga permanente neste caso j

    est distribuda pelo vo da trelia.

    Utiliza-se para dimensionamento Fd1= 6,11 kN/m e Fd4= -5,66 kN/m pois so as

    piores situaes.

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    12/22

    12

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    Figura 6 - Esforos para a combinao Fd1

    Fonte: Autor

    Barra AC maior trao T = 192 kN Barra AU maior compresso C = 196,3 kN

    Figura 7 - Esforos para a combinao Fd4

    Fonte: Autor

    Barra AU maior trao T = 183,3 kN Barra AC maior compresso C = 179,3 kN

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    13/22

    13

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    3.2.1 PROPRIEDADES DA MADEIRA PARA CLCULO3.2.1.1 COEFICIENTE DE MODIFICAO (KMOD)

    Equao 2: Coeficiente de modificao

    Kmod=Kmod,1 x kmod,2x Kmod,3O coeficiente parcial de modificao Kmod,1, que leva em conta a classe de

    carregamento e o tipo de material empregado, dado pela tabela 10 da NBR

    7190/97.

    Kmod,1= 0,6

    O coeficiente Kmod,2 leva em considerao a classe de umidade e o tipo dematerial empregado, dado pela tabela 11 da NBR7190/97.

    Kmod,2= 1,0O coeficiente Kmod,3 leva em conta se a madeira de primeira ou de segunda

    categoria. Para se classificar como primeira categoria todas as peas estruturais

    devem estar isentas de defeitos.

    Kmod,3= 0,8Logo: Kmod = 0,6 x 1,0 x 0,8 = 0,48

    3.2.1.2 COEFICIENTES DE PONDERAO DA RESISTNCIA PARA ESTADOS

    LIMITES LTIMOS

    O coeficiente de ponderao para estados limites ltimos decorrentes de

    tenses de compresso paralela s fibras tem o valor bsico wc = 1,4

    O coeficiente de ponderao para estados limites ltimo decorrentes de

    tenses de trao paralela s fibras tem o valor bsico wt = 1,8

    O coeficiente de ponderao para estados limites ltimo decorrentes detenses de cisalhamento paralelo s fibras tem o valor bsico wv = 1,8

    3.2.1.3 ESTIMATIVA DA RIGIDEZ

    De acordo com a NBR 7190/97, nas verificaes de segurana que

    dependem da rigidez da madeira, o mdulo de elasticidade paralelamente s fibras

    deve ser tomado como valor efetivo.

    Equao 3: Mdulo de elasticidade efetivoEc0,ef= Kmod,1 x kmod,2 x Kmod,3 x Ec0,m

    Ec0,ef= 0,6 x 1,0 x 0,8 x 12813 = 4920,192MPa =492,2 kN/cm

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    14/22

    14

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    3.2.1.4 VALORES DE CLCULOEquao 4: Valor de clculo da resistncia

    Valores de tenso de resistncia ltima para cada esforo:

    Compresso:

    Trao: Cisalhamento: 3.2.2 CLCULO DA TENSO DE COMPRESSO PARA COMBINAO FD1

    Maior barra comprimida: 196,3 kN

    Comprimento da barra com maior carga: 153 cm Seo transversal circular adotada: 15 cm dimetro

    rea= .R =176,7 cm (onde R=raio)

    Para o clculo da seo circular utilizaremos o mtodo da rea quadrada igual

    a rea circular.

    Equao 5: rea quadrada igual rea circular

    Equao 6: Dimetro

    Verificao do ndice de esbeltez

    Equao 7: Raio de girao

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    15/22

    15

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    Equao 8: Esbeltez atuante Aplica-se a equao 7 na equao 8.

    Equao 9: Esbeltez

    Conforme norma NBR 7190/97 as verificaes de esbeltez:

    Neste mtodo de clculo adota-se a pior situao, pea Longa.

    Equao 10: Tenso Admissvel Longa:

    Aplica-se a equao 9 na equao 10.

    Equao 11: Tenso admissvel longa

    Equao 12: Verificao das tenses

    Substitui o resultado da eq(12) na eq(6).

    Equao 13: O Dimetro a um tero do topo

    De acordo com a NBR 7190/97.

    3.2.3 CLCULO DE TENSO DE TRAO PARA COMBINAO FD1

    Maior carga tracionada: 192 kN

    Maior comprimento: 150 cm Dimetro adotado: 15 cm (adotado para os clculos da compresso) A=176,7 cm

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    16/22

    16

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    O dimetro adotado para clculo foi de 15 cm, e conforme norma NBR

    7190/97 o dimetro para execuo deve ser o dimensionado a um tero do topo, na

    qual foi obtido 16,47 cm, adotando-se 16,5 cm para toda a trelia.

    3.2.4 CLCULO DA TENSO DE COMPRESSO E TRAO PARA

    COMBINAO FD4

    Os valores dos esforos da combinao Fd4 so menores que os valores de

    Fd1, para as mesmas barras, logo o dimetro adotado dimensionado para Fd1

    suportar os esforos de suco causados pelo vento para a combinao Fd4.

    4. COMPARATIVO DOS MATERIAISTabela 3 Cargas atuantes

    Cargas Atuantes

    Ao Madeira

    Vento: 5,86 kN/m Vento: 5,86 kN/m

    Carga g: 2,25 kN/m Carga g: 1,92 kN/m

    Carga q: 2,5 kN/m Carga q: 2,5 kN/m

    q = carga varivelg = carga permanente

    Fonte: Autor

    Tabela 4 Cargas e combinaesCargas e Combinaes

    Ao Madeira

    Fd1= 6,56 kN/m Fd1= 6,11 kN/m

    Fd2= 1,75 kN/m Fd2= 1,30 kN/m

    Fd3= -3,71 kN/m Fd3= -0,95 kN/m

    Fd4= -5,21 kN/m Fd4= -5,66 kN/mFonte: Autor

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    17/22

    17

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    Tabela 5 Esforos para as combinaesMaiores Esforos nas Barras para a combinao Fd1

    Ao Madeira

    Barra Carga Comprimento Barra Carga Comprimento

    AC 206,7 kN 1,50 m AC 192,0 kN 1,50 m

    AU -211,4 kN 1,53 m AU -196,3 kN 1,53 m

    Maiores Esforos nas Barras para a combinao Fd4

    Ao Madeira

    Barra Carga Comprimento Barra Carga Comprimento

    AC -164,5 kN 1,50 m AC -179,3 kN 1,50 m

    AU 168,2 kN 1,53 m AU 183,3 kN 1,53 mFonte: Autor

    Tabela 6 PesoPeso Final das Trelias

    Ao Madeira

    Perfil Perfil

    U Laminado 152,4x15,6kg/m Madeira Rolia d= 16,5 cm

    Tamanho [m]= 52,16 Tamanho [m]= 52,16

    Peso [kg]= 813,7 Peso [kg]= 713,79

    Fonte: Autor

    Tabela 7 Peso utilizando a rea dos perfisComparativo de peso dimensionado com peso especfico

    Ao Madeira

    U Laminado 152,2x15,6kg/m Madeira Rolia d= 16,5 cm

    rea do perfil (m) 0,00199 rea do perfil (m) 0,02138

    Peso Especfico (kg/m) 7700 Peso Especfico (kg/m) 640

    Tamanho [m]= 52,16 Tamanho [m]= 52,16

    Peso [kg]= 799,2 Peso [kg]= 713,7

    Fonte: Autor

    5. ANLISE DOS RESULTADOS

    Observamos com as cargas obtidas e com os dimensionamentos realizados

    que o peso prprio das estruturas irrelevante, mesmo o ao tendo um peso

    especfico 10 vezes maior que a madeira, a quantidade de material utilizado

    equivalente. A grande influncia custo de fabricao de cada material. Os mesmos

    valores de sobrecarga, carga de vento, carga da telha e instalaes, foram utilizados

    para os dimensionamentos, atendendo as solicitaes dos carregamentos, para

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    18/22

    18

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    poder verificar o que realmente difere-os. Os oramentos demonstraram a diferenana sua fabricao.

    A quantidade de material, em peso, de cada trelia no levado em

    considerao, mas analisando os valores das reas utilizadas para cada perfil,

    observamos a diferena na qual a madeira, para atingir os mesmos valores de

    resistncia aos esforos solicitados para o ao, teve que utilizar uma seo com

    rea de 213,82 cm, enquanto o ao utilizou apenas 19,90 cm. Isso nos mostra a

    grande diferena no peso especfico de cada material.Foram feitos dois oramentos para cada material, em quatro empresas

    situadas na regio carbonfera do sul de Santa Catarina. Verificamos que a madeira,

    mesmo utilizando uma quantidade de material muito maior, ela continua mais vivel

    economicamente em relao ao ao.

    5.1 ORAMENTOS

    Referentes aos oramentos obtidos foram recebidos alguns que incluampartes da cobertura que no sero comparados neste trabalho, como telhas,

    contraventamento, montagem, e outros.

    Fabricantes:

    Fabricante A VSR Equipamentos Industriais

    Fabricante B Estrametal Construes LTDA.

    Fabricante C Ind. e Com. De Madeiras Gonalves Esquadrias. Fabricante D Luppi Ind. E Com. de Madeiras Ltda

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    19/22

    19

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    5.2 ANLISE DOS ORAMENTOSTabela 8 Comparativo dos custos

    Valores dos fabricantes por unidade (6 unidades utilizadas na cobertura)

    Ao Madeira

    Empresa: Descrio: Unitrio Total Empresa: Descrio: Unitrio Total

    A

    Trelia 15,6kg/m R$ 5.286,00 R$ 31.720,00

    C

    Trelia 52,16m R$ 954,00 R$ 5.724,00

    Peso (kg) 813,7 Peso (kg) 713,7

    Preo por kg R$ 6,50 Preo por kg R$ 1,34

    B

    Trelia 15,6kg/m R$ 4.765,00 R$ 28.590,00

    D

    Trelia 52,16m R$ 1.192,50 R$ 7.155,00

    Peso (kg) 813,7 Peso (kg) 713,7

    Preo por kg R$ 5,86 Preo por kg R$ 1,67Fonte: Autor

    Figura 8 - Grfico de Custos

    Fonte: Autor

    R$ 0,00

    R$ 1.000,00

    R$ 2.000,00

    R$ 3.000,00

    R$ 4.000,00R$ 5.000,00

    R$ 6.000,00

    Valoresemr

    ea

    is

    Valores dos fabricantes por unidade

    A R$ 5.286,00

    B R$ 4.765,00

    C R$ 954,00

    D R$ 1.192,50

    CUSTOS PARA UMA UNIDADE

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    20/22

    20

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    Figura 9 - Grfico de Custos em Porcentagem

    Fonte: Autor

    Figura 10 - Grfico de Economia em Porcentagem

    Fonte: Autor

    0%

    10%

    20%

    30%40%

    50%

    60%

    70%

    80%

    90%

    100%

    Porcentagem(

    %)

    Custo em Porcentagem

    Ao 100%

    Madeira 21,36%

    CUSTOS EM PORCENTAGEM

    0,00%

    10,00%

    20,00%

    30,00%

    40,00%

    50,00%

    60,00%

    70,00%

    80,00%

    Porcentagem(%)

    Custo em Porcentagem

    Economia 78,64%

    ECONOMIA EM PORCENTAGEM

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    21/22

    21

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense 2011/01

    6. CONCLUSO

    Conclumos atravs dos resultados obtidos que o ao pode ser substitudo

    pela madeira nesse tipo de estrutura, pois atendeu aos mesmos esforos de

    resistncia mecnica solicitados, e tornando a estrutura 80% mais econmica.

  • 7/28/2019 Dimensionamento de Trelias de Madeira e Ferro [Hairon Mazzucco Zanini]

    22/22

    22

    Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

    como requisito parcial para obteno do Ttulo de Engenheiro Civil

    7. REFERNCIAS

    ASSOSIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6120 Foras

    devidas ao vento em edificaes. Rio de Janeiro, 1980

    ASSOSIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6123 Foras

    devidas ao vento em edificaes. Rio de Janeiro, 1988

    ASSOSIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 7190 Projeto de

    estruturas de madeira. Rio de Janeiro, 1997ASSOSIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 8800 Projeto de

    estruturas de ao e de estruturas mistas de ao e concreto de edifcios. Rio de

    Janeiro, 2008

    CALIL JR., C.; ROCCO LAHR, F. A.; DIAS, A. A. Dimensionamento de elementos

    estruturais de madeira. 1 ed. Barueri: Editora Manole Ltda, 2003.

    FTOOL (Two-Dimensional Frame Analysis Tool) Pontifical Catholic University of Riode Janeiro PUC 2008.

    GESUALDO, F.A.R. Estruturas de madeira Notas de aula. Universidade Federalde Uberlndia, 2003. 98p.

    Laboratrio Nacional de Engenharia Civil de Lisboa (LNEC, 1976).

    PFEIL, Walter; PFEIL, Michele. Estruturas de madeira. 6. ed. Rio de Janeiro, Rio

    de Janeiro: LTC. 2003.

    PFEIL, Walter; PFEIL, Michele. Estruturas de ao: dimensionamento prtico. 7.

    ed Rio de Janeiro: LTC, 2010.

    REBELLO, Yopanan Conrado Pereira Livro CURSO DE DIMENSIONAMENTO DEAO. (2006).

    SZCS, Carlos Alberto.TEREZO, Rodrigo Figueiredo. DO VALLE, ngela. De

    Moraes, Poliana Dias. Estruturas de madeira Apostila de estruturas de madeira.

    Universidade Federal de Santa Catarina, 2005. 146p.