Estrututura Metálica
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Transcript of Estrututura Metálica
UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA – UNAMA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS – CCET
CURSO BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
Andrey Wallace Pina Salomão
Caio Victor De Alcântara Lima
Débora Hellem Alves Santana
Leandro Moura Silva
Marcos Alexandre Silva de Souza
Victor Amaral Costa Acatauassu de Oliva
Wesley Vila Seca Sanches
RELATÓRIO DE VISITA TÉCNICA À MONTAGEM DE GALPÃO EM
ESTRUTURA METÁLICA DE AÇO
BELEM-PA/2015
ANDREY WALLACE PINA SALOMÃO
CAIO VICTOR DE ALCÂNTARA LIMA
DEBORA HELLEM ALVES SANTANA
LEANDRO MOURA SILVA
MARCOS ALEXANDRE SILVA DE SOUZA
VICTOR AMARAL COSTA ACATAUASSU DE OLIVA
WESLEY VILA SECA SANCHES
RELATÓRIO DE VISITA TÉCNICA À MONTAGEM DE GALPÃO EM
ESTRUTURA METÁLICA DE AÇO
Trabalho apresentado à disciplina de
Sistemas Estruturais Metálicos, Prof. Msc.
Antonio Massoud Salame, para obtenção
parcial de nota referente ao 1º NI do 7º
semestre da turma 7ENN1/2, do curso de
Bacharelado em Engenharia Civil.
BELEM-PA/2015
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO..........................................................................................................04
1.1 Objetivo....................................................................................................................04
1.2 Metodologia..............................................................................................................04
2 DESCRIÇÃO DA OBRA...........................................................................................04
3 ÁNALISE DOS PROJETOS ARQUITETONICO E ESTRUTURAL.................05
3.1 Planta-baixa da Obra..............................................................................................05
3.2 Cortes........................................................................................................................07
3.3 Detalhamento dos Elementos Estruturais.............................................................07
3.3.1 Pilares Metálicos.....................................................................................................07
3.3.2 Arcos-parabólicos...................................................................................................08
3.3.3 Terças, Linhas de Corrente e Contraventamento....................................................10
4 ESFORÇOS ATUANTES NA ESTRUTURA.........................................................10
5 RESULTADOS...........................................................................................................11
6 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS.....................................................13
REFERÊNCIA...............................................................................................................15
4
1 INTRODUÇÃO
Este relatório apresenta estudos de uma visita técnica onde se observou a
montagem de um galpão em estrutura de aço, sendo o mesmo para fins comerciais. As
peças que compõem a estrutura tratam-se de perfis metálicos, ligados entre si de modo a
formar pórticos.
1.1 Objetivo
Por meio deste relatório, objetiva-se uma análise simples da estrutura metálica de
um galpão composto por colunas e arcos treliçados, indicando os esforços atuantes na
estrutura e, consequentemente, os elementos tracionados e comprimidos.
1.2 Metodologia
O relatório foi desenvolvido através de duas etapas principais de estudo: a análise
dos projetos arquitetônico e estrutural do galpão em estrutura de aço, e a realização de
visita técnica ao local de montagem da estrutura em questão.
2 DESCRIÇÃO DA OBRA
O objeto de estudo em questão trata-se de um galpão em estrutura metálica
localizado na cidade de Castanhal/PA, Av. Presidente Getúlio Vargas, projetado para fins
comercias, alojando escritórios e lojas. Com cerca de 1200 m², a estrutura de 60x20x7 m
é composta por colunas e arcos-parabólicos treliçados de aço ASTM-A36, possuindo
alvenaria de vedação.
Estruturalmente, o galpão cuja a fundação é feita em bloco, é constituído por 22
colunas metálicas em apoio rígido (figuras 1.a e 1.b), 11 arcos-parabólicos de 20x3m. As
terças de cobertura, num total de 150 unidades, são fabricadas em perfil C, e as estruturas
de contraventamento, linhas de corrente e tirantes, em vergalhão liso de aço CA-25. Em
Figura 1.a: Base engastada simples
Fonte: MARTINS (2002). Fonte: Autores.
Figura 1.b: Base do pilar do galpão
5
relação a montagem, trata-se de uma estrutura cujo os componentes são fixados por meio
de parafusos, o que, de acordo com o engenheiro responsável pela obra, facilita a
montagem e “padroniza” as emendas das peças (dificuldade apresentada quando as
emendas são realizadas através de soldagem). O galpão está sendo coberto com telhas
onduladas de alumínio 0,5mm.
A fabricação e montagem do galpão estão sendo executados pela empresa
Construmetal Indústria Metalúrgica e Const. Civil Ltda., referência na fabricação de
estruturas metálicas na cidade, sob a supervisão do eng.º responsável Edmilson P. Souza.
O galpão já possui cerca de 80,0% da sua estrutura montada em torno de 1 mês, no qual
a etapa mais demorada, de acordo com o eng.º Edmilson Souza, é a execução do
cobrimento da estrutura de cobertura.
3 ANÁLISE DOS PROJETOS ARQUITETÔNICO E ESTRUTURAL
Através da disponibilização das pranchas de projetos pelo engenheiro responsável
pelo dimensionamento e montagem do galpão, foi possível o acesso ao detalhamento da
confecção da construção; o acesso aos projetos possibilitou uma análise prévia das
plantas-baixa, cortes e detalhamento dos elementos estruturais do galpão, antes da
realização da visita técnica, ocorrida no dia 28 de março de 2015.
3.1 Planta-Baixa da Obra
Conforme descrito anteriormente, o galpão abrange um terreno de 60x20m,
totalizando 1200m². A planta-baixa (figura 2.a) permite a visualização da locação dos
pilares do galpão, definindo os eixos transversais e longitudinais. Ainda na mesma
prancha, também encontram-se a elevação lateral (figura 2.c), onde pode-se inferir que
não há contraventamento lateral, uma vez que é constituída por alvenaria, e a fachada
principal (figura 2.d).
Na figura 2.b, visualiza-se a planta de cobertura da estrutura, onde se identificam
os elementos que a compõem: telhas apoiadas nas terças, terças apoiadas nos arcos e
linhas de corrente, cuja função é a diminuição dos vãos teóricos das terças (NETO, 2007),
os arcos metálicos, o sistema de contraventamento da cobertura (formato de “X”). Há
também os tirantes, não visíveis na planta, que resistem aos esforços de tração do arco-
parabólico.
6
Figura 2.a: Planta-baixa do galpão
Fonte: CONSTRUMETAL (2015)
Fonte: CONSTRUMETAL (2015)
Figura 2.b: Planta de cobertura do galpão
Figura 2.c: Elevação Lateral
Fonte: CONSTRUMETAL (2015)
Figura 2.d: Fachada principal
Fonte: CONSTRUMETAL (2015)
7
3.2 Cortes
O projeto arquitetônico possui corte transversal AA (figura 3.a) e corte
longitudinal BB (figura 3.b), que permitem identificar como estão comportados os
elementos internos da estrutura, assim como suas dimensões. Assim, tem-se que a maior
altura livre do galpão é de 10 m, originada da altura do pé-direito (7 m) mais a flecha do
arco parabólico (3 m).
3.3 Detalhamento dos Elementos Estruturais
Os elementos estruturais encontram-se detalhados nos projetos estruturais.
Contraventamentos, linhas de corrente e tirantes são constituídos de aço CA-25, enquanto
os demais elementos são de ASTM-A36, e as ligações parafusadas com A-325.
3.3.1 Pilares metálicos
As colunas metálicas se apoiam em bases por meio de engastamento simples, que
consiste em uma “placa soldada à extremidade inferior do pilar, com chumbadores
Figura 3.a: Corte transversal AA
Fonte: CONSTRUMETAL (2015)
Figura 3.a: Corte longitudinal BB
Fonte: CONSTRUMETAL (2015)
8
afastados da linha de centro, com objetivo de se formar um braço de alavanca”
(MARTINS, 2002, p. 2). Os banzos da peça são confeccionados em perfil U
100x40x3,0mm, enquanto as barras das treliças são de cantoneira L 27x27x2,5mm, em
formato “zig-zag”, como pode ser visto na figura 4.
3.3.2 Arcos-parabólicos
Os arcos metálicos que constituem a cobertura da estrutura possuem os banzos em
perfil U 100x40x3,0mm e as barras da treliça em cantoneira L 27x27x2,5mm. Em um
total de 11 unidades de 20x3m, são divididos em duas partes, ou dois “meio-arcos”, para
facilitação do transporte e montagem. Na obra, os arco-metades são unidos por uma
emenda, vista no detalhe 2, e então são se apoiados nos pilares metálicos e fixados por
uma estrutura de fixação, conforme detalhe 3.
Figura 4: Detalhe do pilar metálico
Fonte: CONSTRUMETAL (2015)
Figura 5: Dimensões do arco-
metade
Fonte: CONSTRUMETAL
(2015)
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Fonte: CONSTRUMETAL (2015)
Figura 6: Detalhamento das fixações e apoios dos arcos
10
3.3.3 Terças, linhas de corrente e contraventamento
As terças de cobertura, num total de 150 unidades, são fabricadas em perfil C
100x40x17x2mm, enquanto a estrutura de contraventamento, linhas de corrente e tirantes,
em vergalhão liso de aço CA-25, bitolas Ø10mm, Ø8mm e Ø16mm, respectivamente. Em
relação a montagem, trata-se de uma estrutura cujo os componentes são fixados por meio
de parafusos ASTM-325. Por fim, a cobertura é composta por telhas onduladas de
alumínio 0,5mm.
4 ESFORÇOS ATUANTES NA ESTRUTURA
De acordo a classificação da CBCA (2002), o galpão em questão trata-se de um
pórtico treliçado em vão simples, engastado em bases, como pode ser visto na figura 7,
abaixo. A NBR 8800/2008 determina que os elementos que constituem o galpão, sendo o
mesmo para fins comerciais, estarão sujeitos à magnitude das cargas permanentes,
sobrecarga na cobertura, às cargas de vento e às deformações e deslocamentos permitidos.
As ações atuantes são:
a) Cargas permanentes: composta do peso-próprio dos elementos que constituem a
estrutura do galpão;
b) Cargas variáveis: resultante do uso da estrutura, nesse caso, podem-se considerar
como cargas variáveis, a sobrecarga no telhado e a ação do vento.
Como condições de vinculação, as colunas se encontram engastada na base, e
apresenta ligações flexíveis com os banzos da viga do arco de cobertura; e os pilares
estarão sujeitos a esforço axial, cortante e momento fletor.
Já no que diz respeito ao arco treliçado, todos os nós se encontram rotulados nas suas
extremidades, no qual os elementos que o compõem estarão sujeitos aos esforços axiais,
por se tratarem de barras treliçadas. Assim, os arcos estão submetidos a esforços de
compressão simples, mas também a flambagem dentro e fora do seu plano, o que é
amenizado pelo contraventamento da cobertura. Por ser um arco parabólico, tem-se os
momentos fletores provocados pelo carregamento das estruturas, complemente anulados,
uma vez que a forma parabólica coincide com a linha de pressões. Na figura 7, pode-se
observar, hipoteticamente, quais barras estão sendo tracionadas (em amarelo) e quais
estão sendo comprimidas (em vermelho), em situação mais desfavorável, em um arco-
parabólico semelhante ao adotado para o galpão em questão.
As terças deverão sofrer esforções de tração, compressão e momento fletor.
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5 RESULTADOS
Após análise das pranchas e deslocamento para o canteiro de obra (28
março/2015), onde a estrutura se encontra em fase de acabamento, possibilitando a
visualização mais detalhada das peças que compõem o galpão, pode-se observar os arcos
já fixados nos pilares metálicos, as linhas de corrente, o contraventamento e os tirantes
da estrutura, vistos nas figuras abaixo. Assim, constatou-se em campo o que estava
previsto em projeto, validando a facildade de execução da estrutura, característica já
apontada como uma das vantagens oferecidas por este tipo de construção.
Figura 6: Compressão e tração em arco treliçado parabólico
Fonte: NUNES, 2011
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Figura 7: Elementos da estrutura do galpão
Fonte: Autores
Figura 8: Linha de Corrente
Fonte: Autores Fonte: Autores
Figura 9: Contraventamento
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6 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS
As estruturas metálicas têm a seu favor a velocidade em que se trabalha com ela;
o galpão descrito neste relatório levou um curto período de tempo para ser projetado,
fabricado e montado, cerca de apenas um mês. Do que se busca construir, estruturas
metálicas podem sair mais baratas do que uma estrutura de concreto armado, pois sua
produção e montagem são rápidas se comparadas com as exigências e procedimentos
executivos do concreto armado. Existem ainda maneiras de diminuir custos na hora da
compra das peças metálicas que irão compor as estruturas do galpão: o mercado oferece
perfis laminados e perfis dobrados, onde os laminados apresentam quinas “vivas”, como
mostra a figura 10, ausentes nos perfis dobrados, figura 11.
Comprar chapas e mandar dobrar, dependendo do formato do perfil que se busca
costuma sair mais barato do que comprar um perfil laminado. O estudo prévio do material
que irá compor a estrutura (como dito anteriormente) pode resultar em um valor final
satisfatório, um pequeno espaço de tempo para produção e montagem e um resultado final
gratificante.
Outra vantagem da estrutura metálica é a leveza das peças acompanhada da
possibilidade de vencer vãos maiores a um custo bem menor que o do concreto; na figura
12, pode-se ver a frente de uma garagem com uma viga metálica, onde se conseguiu uma
entrada de carros com um espaço maior. Apesar dos benefícios, vale ressaltar que a
contratação de um engenheiro com amplo conhecimento de dimensionamento é que
garante o resultado final que se busca, evitando-se não só o desperdício de material, mas
principalmente a possibilidade de incidentes ocasionados por uma estrutura
indevidamente dimensionada. Exemplo disto pode ser visto nos registros abaixo,
(possibilitados pelo eng.º durante a visitação à uma outra obra de sua responsabilidade),
em que vigas metálicas com dimensionamento indevido começam a entrar em processo
de colapso da estrutura, sendo necessário reforço estrutural urgente.
Figura 10: Perfil “U” laminado
Fonte: http://www.belman-acos.com.br/
Figura 11: Perfil “U” dobrado
Fonte: esofer.com.br
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Figura 14: Viga metálica curvando onde a flexão é maior
Fonte: Autores
Fonte: Autores
Figura 13: Torção de cantoneiras que compõem a treliça
Figura 12: Viga metálica em garagem
Fonte: Autores
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REFERENCIAS
CONSTRUMETAL Indústria Metalúrgica E Const. Civil Ltda. Projetos Arquitetônico
e Estrutural de Galpão em Arco Parabólico Treliçado. Belém, 2015.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8800: Projeto e
Execução de Estruturas de Aço de Edifícios, 2008.
CUNHA, R. E. V.; Barbosa, C.O. B. Dimensionamento De Treliças Metálicas Usuais
Padronizadas, Com Auxílio De Uma Ferramenta Computacional E Cálculos
Manuais. Belém: Universidade da Amazônia – UNAMA, 2013. Disponível em
<www.unama.br/graduacao/engenharia-civil/tccs/2013>, acesso em 28 mar 2015
MARTINS, Marcelo Melo. Estudo De Bases De Pilares Metálicos Pelo Método Dos
Elementos Finitos. Belo Horizonte: Escola de Engenharia – Universidade Federal de
Minas Gerais, 2002. Disponível em <http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/ >, acesso em
08 abr 2015.
INSTITUTO BRASILEIRO DE SIDERURGIA/CENTRO BRASILEIRO DE
CONSTRUÇÃO EM AÇO. Galpões Para Usos Gerais, 3ª ed. Rio de Janeiro:
IBS/CBCA, 2004. Disponível em <http://www.engmarcoantonio.com.br/crbst_1.html >,
acesso em 08 mar 2015.
NUNES, Rosana Aparecida Ferreira. Avaliação de Desempenho Estrutural de
Coberturas em Estrutura de Aço na Forma de Arco Circular e Parabólico. Ouro
Preto: Escola de Minas, Departamento de Engenharia Civil – Universidade Federal de
Ouro Preto, 2011. Disponível em <
http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2730>, acesso em 13 abr 2015.
NETO, Augusto Cantusio. Estruturas Metálica II – Notas de Aulas. Campinas:
CEATEC – PUC Campinas, 2007. Disponível em <
http://www.acn.eng.br/imagens/downloads_acad/EM%20II.pdf >, acesso em 13 abr
2015.
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Anexo 1
Fotos do grupo durante visita técnica
(28 de março de 2015)
Componentes, da esquerda para a direita: Leandro Moura, Marcos Souza, Andrey Salomão, Victor
Oliva, Caio Lima e Wesley Sanches.
Vista Longitudinal do Galpão em montagem