Integração entre sistemas de cobertura metálica e estrutura de concreto em galpões. Aplicações em sistemas prémoldados
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- Natália Chaplin Mascarenhas
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1 Integração entre sistemas de cobertura metálica e estrutura de concreto em galpões. Aplicações em sistemas prémoldados e tilt-up Vitor Faustino Pereira Engenheiro Civil Professor Adjunto UEL Sócio Diretor: ESTRUTURAL vitor@estrutural.eng.br
2 Roteiro 01. Processos construtivos. 02. Sistemas de cobertura. 03. Sistemas de apoio e vedação. 04. Análise dos sistemas em separado. 05. Análise conjunta dos sistemas. 06. Exemplos de aplicações.
3 HEINO ENGEL Sistemas de Estruturas De fato, o projetista, quando está desenvolvendo um sistema estrutural encontra-se no papel de um comandante de campo, que tem de enfrentar as diversas forças inimigas e maquinar um campo estratégico para controlá-las. O projeto estrutural é estratégia, é o planejamento intelectual de um sistema dinâmico de como lutar com uma multiplicidade de forças.
4 01 PROCESSOS CONSTRUTIVOS
5 Aço X Concreto
6 Comparativo PILAR VIGA A B A B γ Custo A s Custo Material Seção (Kgf/m 3 ) /Kg /m 3 (cm 2 ) /ml AÇO R$ 10,00 R$ A572 W310X97 123,6 R$ 970,26 CONCRETO R$ fck 25 40X ,0 R$ 160,00 AÇO R$ 8,00 R$ A572 W310X97 123,6 R$ 776,21 CONCRETO R$ fck 25 40X ,0 R$ 480,00 γ Custo A s Custo Material Seção (Kgf/m 3 ) /Kg /m 3 (cm 2 ) /ml AÇO R$ 10,00 R$ A572 W 460X68 87,6 R$ 687,66 CONCRETO R$ fck 25 20X ,0 R$ 120,00 AÇO R$ 8,00 R$ A572 W 460X68 87,6 R$ 550,13 CONCRETO R$ fck 25 20X ,0 R$ 420,00 A: Estruturas metálicas leves X concreto moldado inloco. B: Estruturas metálicas pesadas X concreto prémoldado.
7 Possibilidades de sistemas Telhas e Terças Estrutura de cobertura Pilares Fechamento a b c d Concreto X X X X Metálico Alvenaria Concreto Metálico X X X X Alvenaria Concreto X X Metálico X X X Alvenaria X Concreto X X X Metálico X X Alvenaria X
8 Galpão 100% metálico
9 Galpão 100% pré-moldado
10 Solução híbrida
11 Solução híbrida
12 02 SISTEMAS DE COBERTURA
13 Coberturas metálicas Telhas: Onduladas Trapezoidais Zipadas Terças: Em perfis dobrados: U Vãos típicos: 5,00 6,00 metros. U enrijecido Vãos típicos: 6,00 metros. Z Vãos típicos: 8,00 12,00 metros.
14 Coberturas metálicas Terças: Em sistemas treliçados: Treliças planas Vãos típicos: 12,00 18,00 metros. Treliças espaciais Vãos típicos: 20,00 25,00 metros. Vigas piramidais Vigas principais: Sistemas treliçados: Arcos, Tesouras, Banzos paralelos. Sistemas de alma cheia: Inércia constante ou variável.
15 Terças em perfis Z contínuos
16 Coberturas híbridas Telhas e terças metálicas Vigas principais em concreto: Seção retangular constante. Seção I constante. Seção I varíavel. Treliças de concreto.
17 Sistema híbrido
18 03 SISTEMAS DE APOIO E VEDAÇÃO
19 Fechamentos metálicos Telhas: Onduladas Trapezoidais Dispostas verticalmente ou horizontalmente Terças: Perfis U, UE, Z. Colunas de fechamento: Perfis de alma cheia I Sistema treliçado Pilares de concreto (híbrida)
20 Fechamentos em alvenaria Aplicável apenas para galpões de pequena altura. Ou em conjunto com fechamentos metálico. Alvenaria até 1,50 m. Fechamento metálico superior.
21 Fechamentos em concreto Paredes pré-moldadas Painéis maciços dispostos horizontalmente. Painéis alveolares dispostos horizontalmente. Painéis maciços dispostos verticalmente. Sistema tilt-up
22 Fechamento metálico
23 Fechamento metálico com alvenaria
24 Processo A
25 Processo B
26 Sistemas de apoio Pilares em concreto armado Pré-moldados ou moldados in-loco. Pilares metálicos Corpo de bombeiros? Sistema auto-portante A estrutura dos porta-paletes serve de apoio à cobertura.
27 Solução auto-portante
28 Sistema híbrido
29 Sistema híbrido
30 Vigas de transição
31 Sistema Tilt-Up
32 Painéis horizontais e verticais
33 04 ANÁLISE DOS SISTEMAS EM SEPARADO
34 Prática de mercado Fornecedor A de estruturas metálicas de cobertura e fechamento (eventual) Define o sistema, projeta, detalha, fabrica e monta a estrutura. Informa as ações do sistema de cobertura sobre o sistema de apoio (pilares).
35 Prática de mercado Fornecedor B de estruturas pré-moldada de apoio e fechamento (eventual) A partir das ações do Fornecedor A, Define o sistema (pilares, vigas, painéis), projeta, dimensiona, detalha, fabrica e monta.
36 Os sistemas são independentes? Se os dois sistemas constituíssem estruturas isostáticas, sim.
37 05 ANÁLISE CONJUNTA DOS SISTEMAS
38 Arco metálico sobre pilares
39 Esforços Normais Com pilares rígidos
40 Esforços normais Com pilares 25X60 6,00 m
41 Galpão com estrutura convencional Dimensões: 60X60 metros. Modulação de pilares: Centrais: 20X20 metros. Laterais: Um pilar cada 10 metros. Vigas principais com 3 vãos de 20 metros. Terças de cobertura com vãos de 20 metros. Altura de 10 metros.
42 Vista geral
43 Ação de vento na fachada YZ
44 Contraventamento no telhado
45 Contraventamentos verticais e horizontais
46 Detalhe
47 Ação de vento nas duas fachadas
48 Efeito de segunda ordem nos pilares 16,2 cm 12,00m 1,7cm 0,7cm
49 Sistema Tilt-Up O painel tilt-up pode ser considerado como painel portante, tanto para cargas verticais (apoio de lajes e cobertura metálica), como para contraventamento global do edifício. Edifícios construídos neste sistema não necessitam de pilares na periferia.
50 Estabilização das paredes A estabilização das paredes se dá pelo apoio na estrutura metálica de cobertura. Telhado projetado para atuar com diafragma rígido.
51 Estruturação do diafragma Decks metálicos com enchimento de concreto. Decks metálicos rigidamente conectados à estrutura metálica. Decks de madeira compensada. Para pequenas edificações. Estruturação do telhado para que o mesmo possua rigidez em seu plano. Criação de grandes treliças horizontais.
52 Diafragmas metálicos
53 Estruturação para tilt-up
54 Deck metálico
55 Galpão Sistema tilt-up Dimensões: 30X100 metros. Sem pilares. Vigas principais com vão de 30 metros. Terças de cobertura com vãos de 20 metros. Altura de 10 metros.
56 Vista geral
57 Detalhe
58 Ação de vento na fachada YZ
59 Ação de vento na fachada YZ
60 Contraventamentos de cobertura
61 Vista interna
62 Detalhe do contraventamento
63 06. EXEMPLOS DE APLICAÇÕES
64 Exemplo 1 60X100
65 Vista 1 Modelo 3D
66 Vista 2 Modelo 3D
67 Vista Superior
68 Vista Superior Vento X
69 Deformada Vento X
70 Momentos Vento X
71 Vento X Momentos Pilares
72 Vento Y Momentos Pilares
73 Exemplo 2 93,50X118, A C E F G Proj. vigas metálicas Proj. vigas metálicas Proj. vigas metálicas Proj. vigas metálicas Proj. vigas metálicas Proj. vigas metálicas Proj. vigas metálicas Proj. vigas metálicas A B C D E F G H Proj. tesouras metálicas Proj. tesouras metálicas Proj. tesouras metálicas Proj. tesouras metálicas Proj. tesouras metálicas Proj. tesouras metálicas I Proj. tesouras metálicas J J
74 Modelo 3D
75 Deformada Vento X
76 Momentos Pilares Vento X
77 Momentos Pilares Vento Y
78 Modelo Plano Eixo Y
79 Exemplo 3 41,90X9,27(23X)
80 Corte
81 Detalhe da ligação
82 Modelo de análise
83 Deformada para vento a 90 graus
84 Momentos nos pilares
85 Esforços Normais
86 Resumo Situação A: Sem continuidade viga X pilar: 207 m 3 de pilares pré-moldados armados Kg de aço Kg de aço para estrutura metálica. Situação B: Com continuidade viga X pilar: 223 m 3 de pilares pré-moldados armados Kg de aço Kg de aço para estrutura metálica.
87 CONCLUSÕES A estrutura é um todo, e portanto assim deve ser analisada. Análises em separado podem levar a resultados altamente imprecisos com prejuízo da segurança ou economia. Diferença em projeto de estruturas e cálculo estrutural. Projeto estrutural é uma arte, é estratégia! Não se podem adotar estratégias diferentes em um mesmo projeto (concreto e metálica).
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