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Treliça Tutorial 3: Exemplo de projeto de treliça de telhado

Projetando treliças de telhado usando SkyCiv

Neste tutorial, vamos projetar uma treliça de telhado para uma garagem com as seguintes informações:

Localização: 8050 SW Beaverton Hillsdale Hwy, Portland, OU 97225, EUA
Comprimento de construção: 10.0m
Largura de construção: 7.0m
Altura do beiral: 4.0m
Altura da treliça do telhado: 2.0m
Ângulo do telhado: 29.745°
Invólucro: Edifício aberto

Estaremos usando uma forma de L (AISC) seção para a treliça do telhado, isolando a treliça crítica (espaçado em 3,33m) e analisando-o como um conjunto de treliça simplesmente apoiado.

Visite nossos outros tutoriais para obter mais informações sobre a definição de treliça e tipos de treliças. Ou experimente o nosso Calculadora de treliça on-line para testar e calcular as forças axiais para treliça, telhado e vigas.

Figura 1. 3D Render da estrutura.

Figura 2. Localização do site.

Cargas de telhado

Ao projetar os componentes, avaliaremos as cargas do telhado que atuam nas treliças do telhado. Observe que a carga de vento a ser usada aqui será para Componentes e Revestimentos para projetar os membros da treliça do telhado.

No projeto dos membros da treliça do telhado, MACHADOS 7-16 Combinações de carga LRFD será usado.

Usaremos a mesma estrutura do exemplo Unidirecional para consistência

Assumiremos as seguintes cargas a serem transportadas pelas treliças do telhado:

Telhados e acessórios: 0.15 kPa (aplicado no acorde superior)
Teto: 0.25 kPa (aplicado na corda inferior)

O peso próprio será verificado quando já tivermos a seção inicial e iteramos o design a partir desses dados. Para treliças de telhado, usando espaçamento igual a 3,33m de centro a centro (membro crítico), a carga morta sobreposta é:

${C}_{morto,principal} = 0,15kPa(3.33m) = 0.5 kN / m $
${C}_{morto,inferior} = 0,25kPa(3.33m) = 0.833 kN / m $

Digitar

Da mesa 4.3-1 de ASCE 7-16, a carga viva para telhados (apartamento comum, arremessado, e telhados curvos) é igual a 0.96 kPa . Portanto, para treliças de telhado:

${C}_{viver} = 0,96 kPa(3.33m) = 3.197 kN / m $

Observe que a carga viva atuando na treliça do telhado, assume-se que está agindo sobre a projeção horizontal da área. Como estaremos aplicando isso no acorde superior, vamos apenas multiplicar essa carga pelo comprimento do membro, e aplicá-lo aos nós da corda superior.

Carga de vento

Para a carga de vento, estaremos usando o cálculo da pressão do vento para componentes e revestimentos (Capítulo 30 de ASCE 7-16). Estaremos usando o SkyCiv Load Generator para calcular as cargas de vento que atuam nas treliças do telhado.

As informações a seguir são usadas para o cálculo das pressões do vento:

Localização	8050 SW Beaverton Hillsdale Hwy, Portland, OU 97225, EUA
Categoria de Risco	eu (Garagem)
Comprimento do edifício	10.0 m
Largura do Edifício	7.0 m
Altura média do telhado	5.0 m
Ângulo do telhado	29.745°

Com base na imagem de satélite do Google Maps, podemos ver que todas as direções são categorizadas como Categoria de Exposição B.

Figura 3. Localização da estrutura e a Categoria de Exposição para cada direção a favor do vento.

Além disso, algumas direções têm colinas, mas o efeito da topografia é insignificante, pois a localização da estrutura está na metade inferior da altura entre o pé do vento e a elevação do pico. Portanto, Kzt é igual a 1.0 para todas as direções.

Figura 4. Carta de elevação do Google Maps e o fator topográfico correspondente para vento vindo da direção sul.

Na guia Dados da Estrutura, selecionaremos Open-Pitched/Duopicth como o perfil do telhado, pois a garagem não é cercada por paredes. Observe que o comprimento do edifício, eu, aqui está a distância perpendicular à inclinação do telhado, e a altura média do telhado, h, é a média da altura do beiral e da altura do ápice do telhado.

Figura 5. Dados da estrutura.

No "Calcular a Carga do Vento” parâmetros, precisamos definir o tipo de estrutura para ASCE 7-16 – Edifícios – Componentes e Revestimentos, pois projetaremos a treliça do telhado como componentes. A classificação de gabinete é definida como edifícios abertos e o bloqueio de vento é definido como "limpo ou vazio sob" como, durante tufões, os carros abaixo não bloqueariam mais de 50% da área de vento abaixo. Para a Área de Revestimento do Telhado, vamos calcular a área de vento efetiva para as treliças do telhado.

A área de vento efetiva para a treliça do telhado – comprimento é igual a 3,33 m:

${UMA}_{treliça} $ = espaçamento x comprimento = 3,33m(7.0m) =( 23.31 {m}^{2} \)

Contudo, na seção 26.2 de ASCE 7-16, por definição da área de vento efetiva, a largura efetiva não precisa ser inferior a um terço do comprimento do vão. Portanto:

${UMA}_{treliça} $ = espaçamento x comprimento ≥ (comprimento/3) x comprimento = 3,33 m (7m) ≥ (7m/3) (7m) = $ 23.31 {m}^{2} $

A entrada para a carga de vento é a seguinte:

Figura 6. Parâmetros de vento para edifícios abertos – componentes e revestimento.

A partir desses parâmetros, as pressões do vento projetadas podem ser calculadas:

Figura 7. Pressões do vento para cada zona.

Uma vez que as pressões do vento para as zonas 1, 2, e 3 são todos iguais, o zoneamento não importa. Portanto, para carga do telhado na treliça, teremos dois casos – o positivo (ou máximo) caso e negativo (ou min) caso:

${C}_{vento+} = 0,651 kPa (3.33m) = 2.168 kN / m $
${C}_{vento-} = -0.453kPa (3.33m) = -1.508 kN / m $

Observe que o valor positivo aqui significa que a pressão está agindo na direção e perpendicular à superfície do telhado e o valor negativo significa que a pressão está agindo na direção e perpendicular à superfície do telhado.

Carga de neve

Usando os mesmos dados do site usados em Wind Load:

Localização	8050 SW Beaverton Hillsdale Hwy, Portland, OU 97225, EUA
Categoria de Risco	eu (Garagem)
Comprimento do edifício	10.0 m
Largura do Edifício	7.0 m
Altura média do telhado	5.0 m
Ângulo do telhado	29.745°

Nos parâmetros “Calcular carga de neve”, precisamos definir a "Categoria do terreno" para "B" (igual à categoria de exposição), a “Condição de Exposição do Telhado” para “Totalmente Exposto” e “Condição Térmica” para “Estruturas não aquecidas e ao ar livre”, uma vez que esta será uma garagem em espaço aberto. A "Condição do telhado inclinado" é definida como "Escorregadio", pois o material de cobertura a ser usado é G.I. Folha. além disso, vamos considerar o caso desbalanceado para a localização usando o telhado Symmetric Gable.

Figura 8. Parâmetros de carga de neve.

Gerando a carga de neve, a carga equilibrada de neve do telhado é igual a 0.23 kPa .

Figura 9. Resultado de carga de neve equilibrada.

Para o caso desequilibrado, precisamos considerar o carregamento de um lado (p1) Caso de carga A 0 e o outro (p2) Caso de carga A 0.42 kPa .

Figura 10. Resultado de carga de neve desequilibrada para telhado de duas águas.

Portanto, a carga de neve nas terças e treliças do telhado é a seguinte:

${C}_{treliça,equilibrado} = 0.23 kPa (3.33m) = 0.766 kN / m $
${C}_{treliça,p1 desequilibrado} = 0 kN / m $
${C}_{treliça,p2 desequilibrado} = 0.42 kPa (3.33m) = 1.399 kN / m $

O mesmo com carga viva, a carga de neve está atuando na projeção horizontal da área efetiva e deve ser convertida em uma carga inclinada atuando na corda superior da treliça do telhado. Portanto:

${C}_{treliça,equilibrado} = 0.766 kN / m / cos(29.745°) = 0.882 kN / m $
${C}_{treliça,p1 desequilibrado} = 0 kN / m $
${C}_{treliça,p2 desequilibrado} = 1.399 kN/m/cos(29.745°) = 1.611 kN / m $

Inicie o cálculo de treliças de telhado com SkyCiv:

Projeto de Treliça de Telhado

Usando o SkyCiv S3D, podemos analisar a treliça do telhado:

Assumiremos que a treliça do telhado é simplesmente apoiada e será analisada em 2D adicionando suportes em cada nó com código RRFRRR para corrigir apenas o deslocamento do eixo Z. A seção inicial que usaremos é uma forma AISC L – 2.5“x2,5”x3/16”. Além disso, os membros são modelados como treliças – onde a fixidez do nó é liberada para o Y local- e eixo Z. Aplicando as cargas do telhado e multiplicando cada carga que calculamos acima pelo comprimento da barra para convertê-la em cargas nodais:

Usaremos a mesma estrutura do exemplo Unidirecional para consistência