UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSOCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE RONDONÓPOLIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA Rondonópolis-MT 2013 Christian dos Santos Pieniz Humberto Silveira Naves João Paulo Taborelli Francisco Jurandir Florêncio Castilho Neto Ruth Lopes Nogueira Tiago da Silva Fazolo DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE MEZANINO UTILIZADO EM UM PALCO UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE RONDONÓPOLIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA Rondonópolis-MT 2013 Christian dos Santos Pieniz Humberto Silveira Naves João Paulo Taborelli Francisco Jurandir Florêncio Castilho Neto Ruth Lopes Nogueira Tiago da Silva Fazolo DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE MEZANINO UTILIZADO EM UM PALCO Trabalho apresentado como exigência total para obtenção de nota da disciplina de Estruturas Metálicas, ministrada pelo Prof. Eng. Snick Fernandes do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Mato Grosso. SUMÁRIO 1. Introdução ....................................................................................... 3 2. Objetivos ......................................................................................... 4 3. Considerações Iniciais de Projeto................................................... 5 3.1 Cargos e Funções ........................................................................................................... 6 4. Metodologia .................................................................................... 7 5. Lista de Materiais ............................................................................ 9 6. Desenho Final da Estrutura .......................................................... 10 7. Conclusões ................................................................................... 11 8. Bibliografia .................................................................................... 12 APÊNDICE A – Dimensionamento Estrutural ........................................ 13 APÊNDICE B – Dimensionamento das Ligações .................................. 14 APÊNDICE C – Caderno de Montagem ................................................ 15 APÊNDICE D – Orçamentos ................................................................. 16 3 1. INTRODUÇÃO Mezanino é um pavimento que intermedeia o pé direito de um edifício, mas sua área é menor que a área de piso. Essa estrutura pode ser construída com ferro, aço ou madeira e tem a função de aumentar a área útil de piso de um edifício. Podem ser usados como depósitos de materiais, escritórios, palcos, entre outros. Nosso mezanino será utilizado como palco que fica dentro de um edifício. Este, por sua vez, terá de suportar as cargas de uso e ocupação solicitadas pelo projeto, de acordo com a NBR 6120. O cálculo estrutural será feito seguindo as recomendações da NBR 8800. 4 2. OBJETIVOS O objetivo do trabalho é projetar a estrutura de um mezanino que será usado como um palco. Cada integrante do grupo terá um cargo, com suas respectivas funções definidas mais adiante. O projeto será divido nas seguintes etapas principais: • Determinação dos esforços aplicados na estrutura; • Dimensionamento estrutural do mezanino; • Dimensionamento das ligações; • Desenhos da estrutura; • Caderno de montagem; • Orçamento de projeto. 5 3. CONSIDERAÇÕES INICIAIS DE PROJETO As diretrizes do projeto e as medidas do palco estão apresentadas na figura 1. O dimensionamento estrutural será realizado baseado na configuração da estrutura apresentada nas figuras 2 e 3. A figura 2 é um esboço da distribuição das vigas principais (linhas vermelhas), vigas de piso (linhas amarelas), terças (linhas azuis) e pilares (quadrados azuis) com suas respectivas nomenclaturas. A figura 3 apresenta as cotas da configuração utilizada. FIGURA 1 - DIRETRIZES DO PROJETO FIGURA 2 - ESBOÇO DA ESTRUTURA DO MEZANINO 6 FIGURA 3 - COTAS DA CONFIGURAÇÃO ESTRUTURAL UTILIZADA 3.1 CARGOS E FUNÇÕES A tabela 1 apresenta os cargos e funções de todos os integrantes do grupo. TABELA 1 – CARGOS E FUNÇÕES Nome Cargo Funções Christian dos Santos Pieniz Orçamentista Elaborar orçamento dos materiais e custo de mão-de-obra do projeto Humberto Silveira Naves Eng° Calculista Elaborar dimensionamento das ligações dos componentes estruturais João Paulo Taborelli Francisco Eng° Desenhista Elaborar desenhos do caderno de montagem Jurandir Florêncio Castilho Neto Eng° Desenhista Elaborar desenhos do caderno de montagem Ruth Lopes Nogueira Engª Calculista Elaborar dimensionamento das ligações dos componentes estruturais Tiago da Silva Fazolo Eng° Calculista Elaborar dimensionamento estrutural 7 4. METODOLOGIA No início do projeto, foram feitos vários esboços a fim de definir qual seria a configuração da estrutura utilizada, até que se optou pela estrutura apresentada na figura 2. Deste modo, dividimos a estrutura em 6 partes: • Vigas de piso (V1, V2 e V3); • Vigas principais (V4, V5, V6 e V7); • Terças (T1); • Piso (Painel Wall); • Pilares (P1); • Contraventamento. Os pilares tem a função de suportarem as cargas aplicadas pelas vigas principais que, por sua vez, já suportam as vigas de piso. As vigas de piso suportam as cargas de uso e ocupação, sucção do vento e peso próprio da estrutura. As terças tem função de apoiar o piso para que possa ser feita a união parafusada. O contraventamento tem a função de suportar as cargas dinâmicas do vento que atuam sobre a área frontal dos pilares e da estrutura. O dimensionamento estrutural do mezanino segue a Norma NBR 8800. As cargas de uso e ocupação foram adotadas como os valores mínimos indicados pela Norma NBR 6120. As cargas devidas à ação do vento foram estimadas com o auxílio da Norma NBR 6123. Os perfis utilizados na estrutura são perfis W (tipo I) para vigas de piso, vigas principais e pilares, pois são facilmente encontradas em catálogos de fabricantes no Brasil. Nas terças será utilizado perfil U virado de boca para baixo, para facilitar a o apoio das placas do piso. Nos contraventamentos foram utilizadas cantoneiras de abas iguais, que são mais comuns para este caso. O conector é um meio de união que trabalha através de furos feitos nas chapas. Como o mezanino solicitado foi um palco, e por questão de montagem todas as ligações serão parafusadas. Além disso, as ligações parafusadas não geram momento dando mais estabilidade à estrutura. . Os tipos de uniões foram divididos em: • Viga-viga; • Viga-pilar; • Pilar-base 8 • Contraventamento. As chapas, que suportarão os parafusos, serão fixadas em colunas ou vigas por meio de ligações com soldas. Através da norma NBR 8800 considera-se a menor chapa para dimensionar a perna do filete de solda. Após dimensionamento da estrutura e das uniões seguiram as etapas de desenhos, onde os engenheiros desenhistas elaboraram um caderno de montagem com todos os detalhes de montagem da estrutura. Com a lista de materiais definida, o orçamentista ficou responsável por calcular os custos de materiais e mão-de-obra do projeto. Nos apêndices consta o memorial de cálculo, caderno de montagem e orçamentos. O memorial de cálculos do apêndice já está usando o peso próprio corrigido. 9 5. LISTA DE MATERIAIS A lista dos materiais utilizados está apresentada na tabela 2. TABELA 2 - LISTA DE MATERIAIS Componente Especificação Quantidade massa (kg/m) comprimento (m) Peso (kN) Viga de Piso V1 Perfil W 250x17,9 6 17,9 5,9 6,214 Viga de Piso V2 Perfil W 200x15,0 2 15 5,9 1,736 Viga de Piso V3 Perfil W 150x18,0 3 18 3,4 1,801 Viga de Piso V4 Perfil W 150x18,0 2 18 2,4 0,847 Viga principal V5 Perfil W 150x18,0 1 18 3 0,530 Viga principal V6 Perfil W 310x32,7 2 32,7 6 3,848 Viga principal V7 Perfil W 310x21,0 2 21 4,5 1,854 Pilar Perfil W 150x18,0 9 18 2,5 3,972 Terça Perfil U 102x8,0 18 8 1,1 1,553 Piso Painel Wall 1200x2500x40mm 21,5 36,8 2,5 19,398 Contraventamento Cantoneira (abas iguais) Perfil 15,9 4 0,71 3,9 0,109 10 6. DESENHO FINAL DA ESTRUTURA O desenho final da estrutura com todas as ligações e contraventamentos é apresentado na vista isométrica da figura 4. FIGURA 4 - DESENHO FINAL 11 7. CONCLUSÕES Com o desenvolvimento do presente projeto tivemos a oportunidade de aplicar os conhecimentos adquiridos em sala de aula, através de uma possível situação real, onde tivemos que realizar análises, o qual possui condições de ser fabricado e colocado em funcionamento para superar as exigências feitas. No corpo deste relatório foram detalhados processos de dimensionamento capaz de atender nossas condições de projeto. Afinal de todo o dimensionamento a estrutura metálica ficou no peso total 41,862 kN esse valor inclui todas as vigas, colunas, terças, piso, ligações. 12 8. BIBLIOGRAFIA ________________. (1980). NBR-6120/80:Cargas para o Cálculode Estruturas de Edificações. Rio de Janeiro. ________________. (1988). NBR-6123/88 - Força devidas ao vento em edificações. Rio de Janeiro. ________________. (2008). NBR-8800/08:Projeto e execução de estruturas de aço de edíficios. Rio de Janeiro. Pfeil, W., & Pfeil, M. (2011). Estruturas de Aço: Dimensionamento Prático de Acordo com a NBR 8800:2008. Rio de Janeiro: LTC. 13 APÊNDICE A – DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL 14 APÊNDICE B – DIMENSIONAMENTO DAS LIGAÇÕES 15 APÊNDICE C – CADERNO DE MONTAGEM 16 APÊNDICE D – ORÇAMENTOS