Engenharia de VALOR. Otimização de Cimbramentos Metálicos. Proposta de Parceria
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- Igor Lemos Palma
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1 Engenharia de VALOR Otimização de Cimbramentos Metálicos Proposta de Parceria FAPG / Impacto Protensão Fortaleza, Maio de 2013
2 Direção Técnica: Joaquim Caracas Engenheiro Civil Coordenação: Rodrigo Castelo Branco Administrador Equipe de Projeto: Débora Natália Téc. Edificações Fabíola Caracas Eng. Civil Gabriela Alves Téc. Mec. Industrial Orlando Neto Est. Eng. Civil-Aeronáutico Valter Bastos Eng. Civil
3 INTRODUÇÃO A Inovação Tecnológica (I.T.) em diversos níveis da construção civil faz parte da cultura da Impacto Protensão, o que proporcionou uma incremental abertura de mercado da mesma em diversas frentes de produção ao longo dos seus 17 anos de existência. Iniciando apenas com serviços de protensão, a impacto desenvolveu sua expertise em diversas frentes e passou a criar soluções em cimbramentos, fôrmas e materiais acessórios, adequados a todos os tipos de soluções estruturais. Visando a desenvolver o núcleo de inovação da empresa de forma competitiva e sustentável, foi iniciado o módulo Engenharia de Valor Impacto. O conceito de Engenharia de Valor (Value Engineering) foi desenvolvido em meados da década de 40 pela General Eletric, quando a empresa entrou em crise de produção durante a Segunda Guerra Mundial, evento que impactou profundamente na oferta de mão-de-obra especializada e insumos de produção. Os executivos da empresa tiveram que reinventar completamente seus produtos, criando inclusive a primeira geladeira de plástico, tecnologia popularizada até hoje. A ação da GE ocasionou uma redução significativa nos custos de produção, além de aprimoramento do produto e mudança total na perspectiva de crescimento da indústria de eletrodomésticos. No conceito moderno, a Engenharia de Valor (EV) consiste em um processo pré-determinado de busca por soluções mais otimizadas em concepções de produtos ou processos. Diferente do tradicional processo de design incremental e exercício de corte de custos, a EV é trata-se de um esforço organizado de criação conjunta, que se propõe a analisar todos os requisitos e funções essenciais de um produto, em todo o seu ciclo de vida. MÓDULO DE PESQUISA OTIMIZAÇÃO DE CIMBRAMENTOS DE ALUMÍNIO Um dos módulos de construção de valor de engenharia consiste na substituição de perfis de aço no cimbramento por alumínio, material que apresenta menor massa específica, menores erros de fabricação e menor custo energético de produção. Para garantir a qualidade e segurança na substituição da tecnologia, a Impacto buscou apoio de instituições de ensino e pesquisa referência em desenvolvimento de tecnologia no Brasil. Desse modo, o presente documento tem por objetivo descrever uma proposta de parceria entre a Impacto e a FAPG, no sentido de desenvolver melhoramentos estruturais nos perfis de alumínio e suas respectivas conexões.
4 CARACTERÍSTICAS DO PROJETO Os testes e Modelos de Elementos Finitos deverão ser realizados em dois modelos distintos, com as características a seguir: Grelha (Anexos A1 e A2) 1- GEOMETRIA a. Conjunto 1 - Vão-livre de 1,87 m na viga transversal, para uma laje de espessura máxima 16 cm (Figura 1; mais detalhes no Anexo A1); b. Conjunto 2 - Vão-livre de 1,22 m na viga transversal, para uma laje de espessura máxima 30 cm (mais detalhes no Anexo A2); 2- CARREGAMENTOS (Leva-se em consideração que todo o carregamento está aplicado nas vigas transversais, que transmitirão às vigas longitudinais através dos elementos conectores Cabeças) a. Conjunto 1 As considerações relativas a carregamentos são: i. Peso próprio da Laje de 16 cm = 400 kg/m2 ii. Impacto de 20% adicionais no concreto, devido ao lançamento do mesmo no momento da concretagem = 80 kg/m2; iii. Madeirit de 20 cm de espessura 20 kgf/m 2 ; iv. Sobrecarga de operários 100 kgf/m 2 ; CARGA total = 600 kg/m2 x 0,61m = 366 kg/m Adotar 400 kg/m b. Conjunto 2 As considerações relativas a carregamentos são: i. Peso próprio da Laje de 30 cm = 750 kg/m2 ii. Impacto de 20% adicionais no concreto, devido ao lançamento do mesmo no momento da concretagem = 150 kg/m2; iii. Madeirit de 20 cm de espessura 20 kgf/m 2 ; iv. Sobrecarga de operários 100 kgf/m 2 ; CARGA total = 1020 kg/m2 x 0,61m = 622 kg/m Adotar 700 kg/m
5 c. Verificar excentricidade de aplicação de carga qual excentricidade gera uma torção perigosa? - > Nos permitirá ter um controle do quão rigoroso precisa ser o nosso controle de torção; Vigas Secundárias Transversais (Anexo B) 1- MATERIAL: Alumínio 6063-T6 2- GEOMETRIA: a. Utilizar no modelo a geometria dada pela Figura 1; Mais detalhes do Anexo B FIGURA 1 b. Caso estruturalemente o elemento resista, buscar a possibilidade de reduzir a altura da seção de 13,5 cm para 8,5 cm. Elemento conector das vigas - Cabeça (Anexo C) 1- MATERIAL: SAE GEOMETRIA: Figura 2; mais detalhes no ANEXO C 3- Espessura da chapa = 3, 16
6 FIGURA 2 Longarina Principal 4- MATERIAL: Metalon SAE Conformação a frio. 1- GEOMETRIA: Seção quadrada, 40 x 80 cm, com espessura de 2,65 mm Ancoragem das Vigas transversais na Cabeça (Anexo D) 1- MATERIAL: Alumínio 6063-T6 2- GEOMETRIA: Figura 3; mais detalhes no ANEXO D FIGURA 3 Pino Conector Conexão da Longarina Principal com a Cabeça (Anexo E) 1- MATERIAL: ABNT FE (Tensão de escoamento 3570 kgf/cm 2 ; Tensão de ruptura 5100 kgf/cm 2 ; Alongamento 7 %); 2- GEOMETRIA: Figura 4; mais detalhes no ANEXO E;
7 FIGURA 4
8 Tubo de Metalon Fixação da Ancoragem 1- MATERIAL: Metalon SAE GEOMETRIA: Na figura 5, observam-se os locais de inserção dos tubos de METALON, que serão posteriormente pontilhados de solda, a fim de que os mesmos não saiam do orifício; a. Diâmetro de 25,4 mm; b. Espessura de 1,2 mm; Escoras FIGURA 5 1- É de responsabilidade do construtor, portanto não se tem noção da qualidade das escoras utilizadas. 2- VALORES USUAIS: a. Comprimento de 3,0 m b. Tubo superior de diâmetro 1.1/4 c/ parede de espessura 2,65 mm; c. Tubo inferior de diâmetro 2 c/ parede de espessura 2,00 mm; d. Resistência máxima de 1000 kg;
9 ATIVIDADES FIGURA 6 Objetivo: Detectar os pontos frágeis do conjunto vigas de alumínio-pino-cabeça através da construção de um Modelo de Elementos Finitos (MEF) e de realização de procedimento experimental de tensão-deformação, comparando-se posteriormente os resultados, gerando uma correlação entre os mesmos. Principais Atividades: 1- Construção do Modelo de Elementos Finitos do conjunto vigas de alumíniopino-cabeça; 2- Geração dos resultados da análise, concluindo-se a carga máxima suportada pelo conjunto, de acordo com as direções usuais máximas de carregamento (verticais); 3- Realização de ensaio de tensão-deformação, obtendo os resultados de cargas máximas de ruptura e elementos mais frágeis; 4- Traçar um paralelo entre os resultados do modelo e de campo, obtendo a correlação entre os mesmos.
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