( Curso Dimensionamento de Estruturas de Aço CBCA módulo 3)

Transcrição

1 GALPÕES (Projeto proposto) A ligação mais imediata que se faz da palavra galpão é com o uso industrial. No entanto galpões podem ser usados para as mais diversas atividades, tais como, hangares, espaços de eventos e depósitos, entre outras; no limite, até rodoviárias, aeroportos e igrejas podem, também, ser incluídas nesta tipologia. Os galpões, do ponto de vista arquitetônico e estrutural, caracterizam-se por serem edifícios com vãos mais generosos que os demais, pois esse é um pré requisito da existência desse tipo de edifício: espaços sem obstrução. ( Curso Dimensionamento de Estruturas de Aço CBCA módulo 3)

2 A estrutura de um galpão, para fins de análise, pode ser decomposta em três partes: a. estrutura principal; b. estrutura secundária de apoio da cobertura e fechamentos laterais; c. contraventamentos horizontais e verticais. Estrutura Principal estrutura horizontal = vão entre pilares estrutura vertical = os próprios pilares

3 estrutura horizontal = vão entre pilares estrutura vertical = os próprios pilares

4 É claro que nas situações em que o uso do galpão exigir maiores vãos livres, como no caso de hangares, onde os vãos podem atingir 140 m ou mais, a questão econômica fica colocada em segundo plano, prevalecendo à necessidade de espaço desobstruído.

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7 Em casos extremos podem ser usados para essas barras perfis I ou H laminados ou soldados.

8 o sistema treliçado, por trabalhar com esforços mais favoráveis, como a tração e a compressão simples, tornase mais leve e econômico.

9 A estrutura vertical, representada pelos pilares, é, normalmente, composta de treliça de banzos paralelos. Nela, como no caso da estrutura horizontal, são usados perfil U de chapa dobrada nos banzos e cantoneiras de chapa dobrada ou laminadas nas diagonais e montantes.

10 O Efeito do Vento na Estrutura Principal Além das cargas verticais de peso próprio e dos elementos de vedação e equipamentos, a estrutura principal do galpão tem como carga significativa o efeito do vento. Na porção horizontal da estrutura principal, o vento pode provocar pressões e sucções, dependendo de sua forma. Esses esforços são transmitidos à estrutura vertical, os pilares, como forças verticais e horizontais. Os pilares, além dessas forças recebem, também, e em maior intensidade, as forças horizontais dos ventos, que incidem nos fechamentos laterais.

11 O vento horizontal é absolvido : Pelos Pilares Neste caso, considera-se a estrutura horizontal simplesmente apoiada nos pilares, tornando-se o sistema um composto de vigas articuladas sobre pilares engastados na base.

12 Pelo Pórtico Para vãos e pés direitos maiores tornam-se mais interessante, do ponto de vista econômico, criar uma rigidez na ligação entre vigas e pilares, tornando o conjunto um pórtico, que pode ser bi-engastado ou bi-articulado na sua base.

13 Estrutura secundária de apoio das telhas as telhas mais usadas para galpões são metálicas, por sua praticidade e leveza. Quando se necessita de isolação acústica e térmica, as telhas metálicas usadas são as denominadas telhas sanduiche. Estas telhas são duplas, com uma camada de material isolante entre elas (normalmente poliestireno ou poliuretano).

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15 As telhas são apoiadas em vigas, adequadamente espaçadas, denominadas terças. O espaçamento entre terças depende das características de resistência da telha. Para determinar esse espaçamento deve ser consultado, juntamente com o arquiteto, os catálogos das telhas. esses espaçamentos ficam, na grande maioria das vezes, entre 1,50 m e 2,00 m

16 a) Terça em perfil U b) Terça em perfil I

17 c) Terça em treliça d) Terça em viga vagonada

18 Os perfis utilizados para as terças possuem boa resistência à flexão em relação ao seu eixo x-x, tendo uma resistência bem menor em relação eixo y-y. Como as coberturas são inclinadas, as terças também o serão, resultando disso que elas ficam submetidas à flexão em duas direções. Como em relação ao eixo y-y as terças apresentam baixa resistência, é necessário diminuir o vão a ser vencido nessa direção; é nesse instante que surgem as correntes.

19 Estas correntes são uma espécie de tirantes que apóiam as terças na direção de menor resistência. As correntes devem ser fixadas em pontos rígidos da estrutura principal para poderem transmitir a estas os esforços naquela direção. Usa-se, para as correntes, um elemento bastante leve feito com uma barra circular rígida de ½.

20 Fechamentos Laterais São diversas as possibilidades de fechamentos laterais, desde as alvenarias convencionais aos fechamentos com painéis pré-moldados de argamassa armada, dos painéis metálicos simples, aos painéis isotérmicos. painéis isotérmicos. Telha metálica e painel de aço

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22 Telha de aço

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24 Painel arquitetônico prémoldado

25 As soluções mais usadas, principalmente devido ao domínio da maioria dos construtores, são: - alvenaria de blocos de concreto - telhas metálicas trapezoidais - ou ainda, um misto dessas duas soluções. O principal carregamento que incide sobre as vedações é o do vento, principalmente nos fechamentos leves. Essas forças, dependendo da solução de fechamento, podem ou não ser transferidas para a estrutura do galpão.

26 No caso de fechamento com telhas metálicas ou de fibrocimento, deverá ser criada uma estrutura de apoio semelhante àquela da cobertura. Em lugar das terças, são usadas as longarinas. Essas peças são, de maneira geral, compostas por perfis U e em casos extremos de grandes vãos, de perfil I. Como nesta solução de fechamento o esforço preponderante é dado pelo vento, as longarinas devem ser posicionadas na direção que melhor absorva essas forças horizontais.

27 Entre as duas últimas longarinas superiores, as correntes devem ser rígidas pois sofrerão compressão. O dimensionamento das longarinas é feito considerando a flexão em duas direções: - verticais - e horizontais

28 Atenção! É importante lembrar que na direção vertical o carregamento é devido ao peso do fechamento e o vão a ser considerado é aquele entre as correntes. Na direção horizontal o carregamento é aquele dado pelo vento, sendo o vão da longarina a distância entre os pilares.

29 ntraventamentos (Curso Dimensionamento de Estrutur o CBCA módulo 3) A estrutura principal necessita ser travada em alguns pontos, tendo em vista: sua estabilidade fora do seu plano, ao carregamento do vento, por flambagem lateral das peças. Sabe-se que um dos fatores preponderantes no fenômeno da flambagem é o comprimento da peça (a capacidade da barra varia com o quadrado do seu comprimento), por isso as barras do banzo superior devem ser travadas fora do plano da treliça.

30 Parte desse travamento é naturalmente dado pelas terças. No entanto, apenas elas não são suficientes, pois se o banzo superior se deslocar lateralmente ele empurrará as terças que, por sua vez, empurrarão as outras treliças.

31 Contraventamento horizontal Essa força lateral oriunda do deslocamento lateral devido à flambagem deve ser encaminhada, por algum dispositivo para os apoios. O contraventamento horizontal é constituído das terças e barras em diagonais, formando uma espécie de treliça nos planos superiores da cobertura. Como nunca se sabe se o deslocamento será para um lado ou para o outro, e para evitar que as diagonais trabalhem a compressão, estas são dispostas em X.

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33 Recomenda-se que o índice de esbeltez das diagonais do contraventamento seja no máximo igual a 300. Do ponto de vista prático, para comprimentos até 5m pode-se usar uma barra redonda de 16 mm de diâmetro. Para comprimentos maiores essas barras compostas de cantoneiras simples ou duplas. podem ser

34 A posição dos contraventamentos deve ser pensada de forma que garanta o adequado travamento das barras comprimidas e, também, a adequada transmissão das cargas horizontais do vento para os apoios da estrutura. Por isso, recomenda-se, empiricamente, que a distância entre esses contraventamentos não ultrapasse a 20 m.

35 Para absorção das forças de vento devem ser pre vistos contraventamentos horizontais nas bordas da cobertura.

36 O contraventamento Vertical Recomenda-se, ainda, para maior estabilidade global da estrutura que se preveja contraventamentos verticais entre treliças, a cada 10 m. Esses contraventamentos são formados pelas terças e barras em diagonais.

37 Especial atenção deve ser dada no caso do vento provocar forças de sucção na estrutura maiores que as das cargas permanentes, pois isso pode inverter os esforços nos banzos inferiores, provocando nestes, compressão simples. Neste caso deve ser pensada uma forma de travamento dessas barras. Isso é feito, normalmente, com mãos francesas que transmitem os esforços para as terças e que, por sua vez, os transmitem para os contraventamentos horizontais.

38 As forças devidas à tendência de flambagem na estrutura principal e as devidas ao vento são transferidas, através dos contraventamentos horizontais para o topo dos pilares. Essas forças não devem ser absorvidas pelos pilares para não aumentar seus esforços. Para transferi-las para as fundações são criados os contraventamentos verticais entre pilares.

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40 No caso de coberturas em arco, nas quais as barras dos banzos sofrem, concomitantemente, compressão axial, ambas devem ser travadas para efeito da flambagem. Isso leva à necessidade de se usar mãos francesas no banzo inferior para que as forças horizontais, devido à flambagem, possam ser encaminhadas para os contraventamentos horizontais.