Integração entre sistemas de cobertura metálica e estrutura de concreto em galpões. Aplicações em sistemas prémoldados

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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

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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