SLIM FLOOR: MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO E ESTUDO PARAMÉTRICO

Transcrição

1 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) 106 SLIM FLOOR: MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO E ESTUDO PARAMÉTRICO Slim loor: Saling metho an tuy arametri Vaner Júnior e Mequita Santo¹, Débora Mahao e Lima², Felie Iamu Harger Sakiyama 3 Reebio em 3 e maio e 016; reebio ara revião em 19 e agoto e 016; aeito em 0 e etembro e 016; ionível on-line em 17 e novembro e 016. PALAVRAS CHAVE: Slim loor; Pio mito; Viga e aço; Steel ek; Dimenionamento. KEYWORDS: Slim loor; Mixe loor; Steel beam; Steel ek; Dimenioning. RESUMO: Slim Floor é um itema e io mito aço-onreto e equena elevação no qual a laje e onreto enontra-e embutia na altura a viga e aço, etano aoiaa na mea inerior o eril. Ete trabalho teve omo objetivo etuar ea tiologia e etrutura, veriiano a ua eiiênia rente à onormação mita onvenional e laje e viga, omumente onheia omo Steel Dek. Ete artigo areenta a metoologia e imenionamento e um avimento Slim Floor bem omo o reultao e álulo ara uma etrutura Steel Dek, obtio or meio o otware VigaMix. Foram realizaa análie que envolveram arâmetro omo o eo a viga, altura o io, onumo e onreto e eormação. Dea maneira, o itema Slim Floor areentou vantagen quanto ao aeto ontrutivo, eonômio, etétio e, rinialmente em relação à altura total o avimento. A maior ontribuição ete etuo oi oereer uma orientação ara o imenionamento e Slim Floor, vito que o ritério ara a oneção ete tio e etrutura aina não e enontram totalmente onoliao na norma atuai. ABSTRACT: Slim loor ytem i a mixe teel-onrete loor mall elevation in whih the onrete lab i built on the height o the teel beam, being uorte on the lower lange o the roile. Thi work aime to tuy thi tye o truture, heking their ront iieny to onventional mixe orming lab an beam, ommonly known a Steel Dek. Thi aer reent the eign methoology o a loor Slim Floor a well a the alulation reult or Steel Dek truture obtaine through VigaMix otware. Analye were erorme involving arameter uh a the weight o the beam, loor height, onrete onumtion an eormation. In thi way, Slim Floor ytem ha avantage a the ontrutive, eonomi, aetheti, an eeially in relation to the total height o the loor. The major ontribution o thi tuy wa to rovie guiane or the eign o Slim Floor, a the riteria or the eign o thi tye o truture ha not yet been ully onoliate in the urrent tanar. * Contato om o autore: 1 vanerjunior3m@hotmail.om ( V. J. M. Santo) Grauano em Engenharia Civil ela Univeriae Feeral o Vale o Jequitinhonha e Murii. eboramahaoli@hotmail.om (D. M. e Lima) Grauano em Engenharia Civil ela Univeriae Feeral o Vale o Jequitinhonha e Murii. 3 elie.akiyama@uvjm.eu.br (F. I. H. Sakiyama) Engenheiro Civil, Metre, Proeor a Univeriae Feeral o Vale o Jequitinhonha e Murii. ISSN: D.O.I /ree.V13i REEC - Too o ireito reervao.

2 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) INTRODUÇÃO Etrutura mita ão araterizaa ela aoiação e oi ou mai materiai e orma a aroveitar a melhore qualiae o memo, a im e aumentar ua aaiae reitente e a eiiênia o omortamento em erviço. A oibiliae e ombinaçõe e materiai ão vária. O reente trabalho trata a interação entre laje e onreto om orma e aço inororaa e viga e aço, unia or meio e onetore e ialhamento que tranerem eorço entre o materiai garantino o omortamento mito. Em avimento mito e onreto e aço onvenionai, a laje enontra-e aoiaa na mea uerior o eril a viga metália, o que a arateriza omo eno e altura elevaa. Além io, ee tio e etrutura, eeneno a unção a ontrução, oe neeitar or quetõe etétia a utilização e orro ueno. Ea olução imlia no aumento o é ireito a er ontruío, manteno uma orma arquitetônia reomenável. Com o eenvolvimento e etuo relaionao à laje mita, nova oluçõe etão eno riaa. Ete artigo areenta uma tiologia enominaa Slim Floor (io mito e equena altura). Slim Floor é um itema mito no qual a laje enontra-e aoiaa na mea inerior o eril metálio, etano embutia na altura a viga. Para reeber a laje, a mea inerior o eril areenta maior largura o que a mea uerior. Dee meao o éulo XIX o riníio ete itema eram utilizao e, a artir a éaa e 70, omeçaram a er einio na omuniae ténia internaional (PAES, 003). O io mito e equena altura ouem vantagen relevante em relação à etrutura onvenionai. A amaa e onreto que envolve a viga metália, exeto a mea inerior, aumenta a reitênia a etrutura em ituaçõe e inênio e à orroão metália, iminuino ou tornano eneeário o uo e aitivo e roteção. De aoro om Barro (011), om o itema mito Slim Floor é oível alançar vão e viga e 8m e vão e laje que variam e 10 m a 1 m, viabilizano a riação e eaço aberto om número reuzio e ilare. Além e ermitir a intalação e equiamento ténio (itema elétrio e hiráulio, or exemlo) entre a nervura a laje, o Slim Floor oe er exeutao tão ráio quanto a laje ré-abriaa e laje maiça. O ato e a viga e aço etar integraa à altura total o avimento iminui irregulariae no io, reuzino gato om o aabamento e garante uma altura menor o que a e viga mita onvenionai. A última araterítia itaa é o rinial beneíio o Slim Floor. Entretanto, onuz a uma imortante análie: quanto menor a altura o itema, maior a ua eormabiliae, o que exige a veriiaçõe o Etao Limite e Serviço, em eeial no ontrole e leha e vibraçõe. Toavia, a exloração e amla oibiliae ontrutiva o Slim Floor é uma alternativa batante atrativa e que requer etuo mai arounao o omortamento etrutural ete itema (PAES, 003).. OBJETIVO O objetivo ete trabalho é ontribuir ara o avanço o etuo obre o itema e etrutura mita Slim Floor, areentano a metoologia e imenionamento eguno norma ténia internaionai e realizano uma análie aramétria ara omarar ua eiiênia em relação a uma etrutura mita onvenional omumente onheia omo Steel Dek. 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O eenvolvimento e ontruçõe mita e aço e onreto eve-e a um oneito báio: o aço reite bem à tração e o onreto tem alta reitênia à omreão. Dea orma, têm or objetivo aroveitar a melhore qualiae e aa material, não omente a reeito a aaiae reitente, ma também o onto e vita ontrutivo, unional e etétio, almejano minimizar a omliaçõe intrínea que aa elemento oui (PAES, 003). Não há um oneno na literatura obre a

3 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) 108 ata exata que ee tio e ontrução omeçou a er utilizao. Atravé a obervação o trabalho e De Narin (003), Grii (1994) e Malite (1993), oe-e inerir o urgimento o itema em meao o éulo XIX no Reino Unio e iníio o éulo XX no Etao Unio a Améria. Seguno De Narin et al. (005), ara que o oi materiai trabalhem onomitantemente na reitênia ao eorço oliitante, é reio garantir o omortamento onjunto, ito é, o materiai evem e eormar omo um únio elemento, reultano uma oniguração mita. Para io, o luxo e ialhamento riao na interae entre aço e o onreto eve er aborvio or algum tio e onexão. Há ivera maneira e oibilitar a aerênia o omonente, entre a quai oe-e itar a utilização e ioitivo meânio omo onetore e ialhamento, moa e aliênia. Vale realtar que uma etrutura mita aço-onreto é omota or elemento mito, eno e relevânia ara a ontrução eta equia a viga e laje. De aoro om Do Rei (01), o eemenho mito a viga é aegurao ela onexão entre o onreto e o eril e aço or meio e onetore e ialhamento. Em geral o onetore ão o tio ino om abeça ou em eril U, o quai oem er ioto na mea uerior e inerior, ou na alma. A interação oe er etabeleia também or ranhura reente na ueríie a mea uerior o eril. Em ontraartia, ara a laje mita, a reença a haa metália eve er aaz e tranmitir o ialhamento na aerênia aço-onreto ertiiano o trabalho oliário o oi materiai. Porém, a aerênia entre a orma e o onreto não é uiiente, e ea orma, a ligação é eita or meio e moa ou or atrito gerao elo oninamento o onreto em orma reentrante (NARDIN et al., 005). 3.1 PISO MISTO DE PEQUENA ALTURA (SLIM FLOOR) A etrutura Slim Floor é oniguraa or viga metália e altura reuzia e mea inerior om maior largura o que a uerior, e moo que a laje oa er aoiaa. Como o rório nome iz, é um tio e avimento e eeura reuzia, no qual a viga enontra-e ineria na altura a laje e onreto. Ea araterítia é o rinial ierenial em relação à etrutura mita onvenionai e aço e onreto. Aear e ua onierável utilização na Euroa, o itema Slim Floor aina etá em roeo e etuo e eenvolvimento. Vale realtar a auênia e norma que aegurem too o roeo e imenionamento e exitênia e ouo trabalho ténio ubliao, o que iiulta o roeo e onoliação ea etrutura no âmbito internaional. No Brail, exite no merao um itema ontituío or viga metália e uma laje mita molaa in loo, no qual a haa nervuraa é aoiaa no banzo inerior a viga e a amaa e onreto alança a altura o banzo uerior (00 mm a 50 mm). Algun onetore ão oloao horizontalmente, na alma, e vertialmente na mea inerior a viga. Entretanto, aear e eonômio e atrativo, o itema não tem omortamento mito e a viga ão alulaa omo aço iolao (PAES, 003) Claiiação a eçõe mita Seguno a norma EN (ECS, 004), oe-e laiiar a eçõe mita e aoro om a análie global látia, que oe er utilizaa quano o elemento que omõem a eção têm uma aaiae e rotação uiiente ara ermitir a reitribuiçõe e momento letore. Tal normativa inia aina que ea laiiação oe er realizaa omo ioto na EN (ECS, 010). Dea maneira, ão einia quatro lae e eçõe tranverai a eguinte orma: Clae 1: aquela em que e oe ormar uma rótula látia, om a aaiae e rotação neeária ara uma análie látia, em reução a ua reitênia; Clae : aquela que oem atingir o momento reitente látio, ma uja aaiae e rotação é limitaa elo eoamento o aço loal; Clae 3: aquela em que a tenão na

4 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) 109 ibra extrema omrimia, alulaa om bae numa itribuição elátia e tenõe, oe atingir o valor a tenão e eoamento, ma em que o eoamento o aço loal oe imeir que o momento reitente látio eja atingio; Clae 4: aquela em que oorre o eoamento o aço loal ante e e atingir a tenão e eoamento numa ou mai arte a eção tranveral. A laiiação e uma eção tranveral eene a ebeltez o elemento omrimio, o tio e aço e o roeo e abriação a eção (laminaa ou olaa) (PAES, 003). O eri e aço ara a viga Slim Floor, or reomenação, evem er e Clae 1 (látia) ou Clae (omata). A eçõe e Clae 3 ou 4 limitam a reitênia ao momento elátio reitente, o que é onierao antieonômio no atual ontexto o imenionamento e etrutura e aço (PAES, 003) Tio e viga Slim Floor em eril I ou H A artir o momento em que o riníio a Slim loor omeçaram a er einio ela omuniae ténia internaional, vária alternativa ontrutiva om tio e eri metálio itinto oram eenvolvia. Atualmente, o eri omumente utilizao ão: Integrate Floor Beam (IFB), Aymmetri Slimlor Beam (ASB) e Slimlor Fabriate Beam (SFB). A eção IFB é ontituía or uma haa e aço olaa na metae a alma e um eril laminao I ou H, ormano uma eção aimétria. Exitem oi tio e viga IFB, areentao na Figura 1. O tio A onite e um eril (I ou H) ortao em ormato e T no qual é olaa uma mea mai larga. O tio B, ao ontrário, oorre quano uma mea mai eea é olaa ao eril ortao em ormato e T invertio (BARROS, 011). Para eta eção a interação entre o aço e o onreto é eita or onetore e ialhamento. FIGURA 1: Tio e viga IFB. FONTE: BARROS (011). A eção ASB trata e um eril laminao aimétrio, na qual a mea inerior oui uma largura maior o que a a mea uerior (Figura ). A ueríie a mea uerior oui ranhura introuzia urante o roeo e laminação om unção e tranerir eorço e ialhamento or aerênia (PAES, 003). FIGURA : Aymmetri Slimlor Beam (ASB). FONTE: BARROS (011). O eril SFB (Figura 3) oi eenvolvio no iníio o ano 90 o éulo XX, quano o eenvolvimento o itema Slim Floor tornou-e e grane interee ara o Reino Unio. Na bua or oibliae inovaora, em 199 a Brith Steel (atual Tata Steel) e o Steel Contrution Intitute (SCI) uniram-e ara a riação ea eção araterizaa or um eril I imétrio om uma laa e maior largura olaa à mea inerior (BARROS, 011). Atualmente, exitem outra emrea rouzino ee tio e eril, omo or exemlo o Gruo ArelorMittal. A tranerênia e eorço entre o materiai e um itema Slim Floor om viga SFB é realizaa, geralmente, or onetore e ialhamento tio ino om abeça. FIGURA 3: Slimlor Fabriate Beam (SFB). FONTE: PAES (003).

5 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) Grau e interação entre o materiai Quano a orma a ontrução onta e um itema e viga mita, o momento letor reitente é eterminao em unção o grau e onexão entre o aço e o onreto, que oe er total ou arial (PAES, 003). Uma viga mita e Slim Floor tem onexão total quano o número e onetore é, no mínimo, igual ao que e requer ara aegurar a mobilização o momento látio reitente a eção mita. Ito é, a onexão total ermite alançar o máximo momento letor reitente e uma eção tranveral (BARROS, 011). A onexão arial oorre quano o número e onetore utilizao não é uiiente ara tranmitir a aaiae total a eçõe e onreto e aço (PAES, 003). A utilização a onexão arial iminui o momento látio reitente, ea orma é imortante a einição o omortamento a iminuição a reitênia e e que orma io inluenia no omortamento em erviço. normatizaçõe braileira NBR 8800 (ABNT, 008), NBR 610 (ABNT, 1980); o rograma omutaional VigaMix eenvolvio ela Univeriae Feeral e Viçoa; e lanilha eletrônia. O imenionamento o Slim Floor requer a einição e uma ioição ontrutiva ara o itema, ou eja, o tio e viga e laje que erão utilizaa na análie Tio e viga Emregou-e a Viga Slim Floor o tio Slimlor Fabriate Beam (SFB), rouzia elo Gruo ArelorMittal Tio e laje Utilizou-e a laje mita om onreto molao in loo, omota or uma orma e aço traezoial nervuraa e grane altura tio PMF ComFlor 10 (CF 10), rouzia elo Gruo Tata Steel, om a imenõe areentaa na Figura METOTOLOGIA 4.1 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES O imenionamento e viga Slim Floor omreene a veriiaçõe no Etao Limite Último (ELU) e no Etao Limite e Serviço (ELS), ineenente a tiologia ontrutiva. O ELU omreenem a veriiação a reitênia a eção a viga rente ao ierente tio e eorço e ua reetiva interaçõe. Em ontraartia, o ELS aboram o eeito a leha e vibraçõe (PAES, 003). Aim omo oorre em etrutura mita em geral, o imenionamento e viga Slim Floor requer a ientiiação e a onieração a itinta ituaçõe e álulo ara a ombinaçõe e açõe normai e e ontrução. Ete trabalho limita-e a exor ara o ELU o álulo reerente à etaa e utilização, onierano o trabalho mito a etrutura, e ara o ELS, o álulo reerente à eormaçõe. Para o imenionamento e a obtenção o reultao oram utilizao: o óigo euroeu EN (ECS, 010), EN (ECS, 004); a FIGURA 4: Dimenõe haa PMF ComFlor 10 (CF 10). FONTE: TATA STEEL (013). A rorieae a eção a haa (or metro e largura) e o onumo e onreto (em metro úbio or metro quarao), e aoro om a altura total o io, oram obtio atravé o atálogo - Comlor omoite loor ek brohure - ionibilizao or Tata Steel (013). 4. FORMULAÇÕES NO ELU 4..1 Seçõe mita Para a eolha o eril e viga que irá omor o itema Slim Floor, eve-e veriiar e a eção tranveral oe er laiiaa omo lae 1 ou. 4.. Reitênia ao momento letor Nete trabalho utilizou-e a interação total or meio e onetore e ialhamento o tio

6 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) 111 ino om abeça. Seguno Pae (003), o momento letor reitente e uma viga mita Slim Floor om onetore e ialhamento, onierano interação total e om uma eção mita eiaz e lae 1 ou, oe er eterminao emregano a teoria látia areentaa na EN (ECS, 004), e maneira emelhante ao que e az ara a viga mita onvenionai. Para a eterminação o momento letor látio reitente e álulo (M l,r ) é neeário onheer a oição a linha neutra látia (y ), meia a artir o too e onreto a laje. Seguno Barro (011), uma etrutura Slim Floor omota or eril SFB ombinao om laje om orma e aço inororaa, ara D < h - t, tem ino oibiliae ara y e onequentemente ino valore ara M l,r. A Equação 1 inia y na mea uerior o eril metálio. Portanto, o M l,r é einio, onorme Pae (003), a artir a oma o momento reitente e aa reultante e tenão em relação a y, e aoro om a Equação. A Equaçõe 1 e oram aataa o etuo e BARROS (011). Por último, a veriiação a reitênia à lexão é realizaa e aoro om a Equação 3. Um arâmetro imortante que eve er einio ante a ormulaçõe é o valor a largura eetiva a laje e onreto (b ) que, ara uma interação or meio e onetore, é tomaa omo um quarto o vão a viga. y D M l,r D h 0,85 k b y 0,85k Aa b D D y 0,85k b b D D y b y y D D h yb D D h t y y h t t D D y w h h Eq.[1] t y tbd D y Eq.[] t y tb D D y M Eq.[3] S M l,r y = Poição a linha neutra látia (m); M l,r = Momento letor látio reitente e álulo (kn.m); M S = Momento letor oliitante e álulo (kn.m); D = Altura e onreto oloao in loo aima a haa nervuraa (m); D = Altura a haa nervuraa (m); b = Largura eetiva a laje e onreto (m); h = Altura total o eril em a haa aiional (m); A a = Área total e aço (m²); y = Reitênia ao eoamento o aço (kpa); k = Reitênia araterítia o onreto à omreão (kpa); γ = Coeiiente e oneração a reitênia o onreto, igual a 1,4; γ = Coeiiente e oneração a reitênia o aço, igual a 1,1; b = Largura a mea o eril (m); t = Eeura a mea o eril (m); t w = Eeura a alma o eril (m); b = Largura a mea a haa aiional (m); t = Eeura a haa aiional (m) Reitênia ao eorço ortante Seguno Pae (003), em geral, onierae que omente a eção e aço reite ao eorço ortante oliitante (V S ), erezano a ontribuição o onreto. A orça ortante reitente e álulo oe er etimaa baeaa na EN (ECS, 010), meiante à Equação 4. V R y A v 3 Eq.[4] V R = Força ortante reitente e álulo (kn); A v = Área a eção tranveral e aço reitente ao eorço ortante (m²); y = Reitênia ao eoamento o aço (kpa); γ = Coeiiente e oneração a reitênia o aço, igual a 1,1.

7 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) 11 Para eri laminao I ou H, om arregamento aliao no lano a alma, A v não eve er inerior ao routo a altura (h w ) ela eeura (t w ) a alma, e oe er alulaa onorme a Equação 5. A v Abt t w r t Eq.[5] A v = Área a eção tranveral e aço reitente ao eorço ortante (m²); A = Área a eção tranveral em a haa aiional (m²); b = Largura a mea o eril (m); t = Eeura a mea o eril (m); t w = Eeura a alma o eril (m); r = raio e onorânia (m). A veriiação a reitênia à ortante é eterminaa e aoro om a Equação 6. VS V R Eq.[6] 4..4 Número e onetore e ialhamento Para o imenionamento o número e onetore e ialhamento (N ) o tio ino abeça, onierano uma onexão total, rimeiramente é reio einir a orça e ialhamento (F ), ito é, a orça neeária ara garantir a tranerênia total o eorço ialhante o onreto ara o aço (BARROS, 011). Teno iênia a oição a linha neutra látia, eve-e eterminar a orça reitente o onreto, a haa metália aiional e a eção metália retante, onorme einio na Equaçõe 7, 8 e 9, reetivamente. R 0,85 R R a k y y b A A y Eq.[7] Eq.[8] Eq.[9] R = Força reitente o onreto (kn); R = Força reitente a eção metália retante (kn); R a = Força reitente a haa metália aiional (kn); A = Área a haa metália aiional (m²). A = Área a eção tranveral em a haa aiional (m²); k = Reitênia araterítia o onreto à omreão (kpa); b = Largura eetiva a laje e onreto (m); Dea maneira, onorme Barro (011), entre uma eção e momento oitivo máximo e outra e momento nulo, a orça que eve er tranmitia na onexão é aa na Equação 10. F mín R,R a R Eq.[10] Finalmente, o número e onetore neeário à onexão total é alulao ela Equação 11. F N Q R Eq.[11] N = Número e onetore e ialhamento; F = Força e ialhamento (kn); Q R = Força reitente e álulo e um onetor e ialhamento tio ino abeça (kn). A norma EN (ECS, 004) eigna o álulo e Q R elo menor o oi valore areentao na Equaçõe 1 e 13. Q Q R R 0,8 u 0,9 A k E Eq.[1] Eq.[13] u = Reitênia à rutura o aço o onetor (MPa); A = Área a eção tranveral o onetor (m²); γ = Coeiiente e oneração a reitênia o onetor, igual a 1,5 ara ombinaçõe última e açõe normai; = Diâmetro a eção tranveral o onetor (m); α = Para (h /) > 4, igual a 1; Para 3 (h /) 4, igual a 0,((h /) + 1); k = Reitênia araterítia o onreto à omreão (kpa); E = Móulo e elatiiae o onreto (kpa). 4.3 FORMULAÇÕES NO ELS Devio à altura reuzia o tio e viga Slim Floor, eve-e ar atenção à veriiação e erviço quanto à eormação exeiva (BARROS, 011).

8 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) 113 O ontrole e leha ganhou ea imortânia orque, aa a araterítia meânia o materiai, tem io oível aumentar o vão a viga e iminuir a altura total o itema mito. Por io o ontrole e leha é aa vez mai exigio, om o objetivo e revenir iuraçõe na eçõe e manter a etrutura aequaa à oniçõe rente ao ritério e urabiliae e etétia (PAES 003). O álulo a leha eene baiamente a rigiez à lexão a viga em ituação e erviço. Seguno Pae (003), oe-e onierar o momento e inéria a eção mita não iuraa ara etimar a leha a viga utilizano o oeiiente e equivalênia (α e ), e realizano o álulo a eormação onierano a rorieae elátia a eção. A exreõe ara eterminação a oição a linha neutra elátia (y e ) e o momento e inéria (I ) a eção mita ão aa na Equaçõe 14 e 15, reetivamente. y I b e b b I A a D D h e b A a D D A D 10 a D D h D h z D D h y e D 1 D e D D h a D D t z 1 y e e h 1 Eq.[14] Eq.[15] y e = Poição a linha neutra elátia (m); I = Momento e inéria a eção mita (m 4 ); α e = Coeiiente e equivalênia; D = Altura e onreto oloao in loo aima a haa nervuraa (m); D = Altura a haa nervuraa (m); b = Largura eetiva a eeura e onreto (m); h = Altura total o eril em a haa aiional (m); A a = Área total e aço(m²); t = Eeura a haa aiional (m); z 1 = Ditânia a linha neutra elátia até a ueríie externa a mea inerior (m); I a = Momento e Inéria em relação ao eixo y (abia) (m 4 ); z = Altura total e eção e aço (m). Para uma viga em eoramento temorário, a eormação evio à obrearga (δ q ) eve er baeaa na rorieae a eção mita, utilizano um α e méio igual a 6,5, vito que a obrearga é uma ação e urta uração. A eormação reerente à arga ermanente (δ ), entretanto, eve er baeaa aena na rorieae a eção metália (BARROS, 011). Aim, a eormaçõe oem er rereentaa ela Equaçõe 16 e 17 iniaa abaixo. q 4 5qL 384 EI 4 5L 384 EI m Eq.[16] Eq.[17] δ q = Deormação evio à obrearga (m); δ = Deormação reerente à arga ermanente (m); q = Carregamento a etaa normal utilizano a ombinação roota ela NBR 8800 (ABNT, 008) - (CP+ ψ *SC) (kn/m); = Carregamento a etaa e ontrução utilizano aena CP1 (kn/m); L = Comrimento a viga (m); (EI) = Rigiez a eção mita (kn.m²); (EI) m = Rigiez a eção metália (kn.m²). Seguno a reomenaçõe a EN (ECS, 004), o limite e eormação reomenao ara δ q é e L/360. A leha em relação à arga total não majoraa (δ tot = δ q + δ P ) também eve obeeer a um limite, orreonente à L/00. Geralmente, na etrutura mita e eiíio, a leha evio à arga ermanente rereentam a maior arte a eormação total. Quano a leha total uera o valor limite ermitio ela norma, oe-e realizar uma ontra-leha na viga, om o objetivo e reuzir o eeito eetabilizante a arga. 4.4 DADOS DO DIMENSIONAMENTO Com o intuito e gerar reultao omarativo entre a etrutura Slim Floor e a

9 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) 114 etrutura mita e aço e onreto onvenional, onheia no Brail or Steel Dek, oram riaa ituaçõe que envolvem a araterítia o materiai, o tio e onetor e ialhamento e a açõe atuante na etrutura. Ante io, é reio einir o tio e viga e e laje ara aa itema. No ao o Slim Floor, o memo enontram-e erito no iten 4.1. e 4.1.3, reetivamente. Para o itema Steel Dek, oi utilizao um eril tio I ulamente imétrio, laminao, rouzio ela Gerau Açomina. A laje mita utilizaa oi a MF-75, oneionaa ela Metorm (007), que oui nervura om altura e 7,5m e o itema omleto areenta altura total e 14 m. A rorieae a eção a haa e o onumo e onreto evem er extraío o atálogo orneio elo abriante, ioto em eu ítio na internet. A emai araterítia erão erita a eguir ara ambo o itema Materiai Conreto etrutural: k= 5MPa; E = 3,8 GPa; Aço ara eri laminao: ASTM A-57 Gr 50, y = 345 MPa, u= 450 MPa, E a= 10 GPa; Peo eeíio onreto = 5 kn/m³; Peo eeíio aço = 78,5 kn/m³ Tio e onetor e ialhamento O tio e onetor aotao ara tranmitir o eorço e ialhamento a Slim Floor, oi o Stu Bolt Cier 19 mm x 80 mm, om 3mm e iâmetro e abeça. Entretanto, o onetor ere 5mm ao er olao iretamente no Metal Bae (viga). Aim, a altura inal o onetor é e 75 mm. Para a Steel Dek, oi neeário aotar o Stu Bolt Tru-Wel 19,1 mm x 17 mm, om 31,7 mm e iâmetro e abeça ara garantir a onexão total, oo o etuo. Nete ao, a onetor ere 9 mm ao er olao atravé o Steel Dek. Aim, a altura inal o onetor é e 118 mm. O anel erâmio, om oniguração MB ara Slim Floor e SD ara Steel Dek, é oloao obre o onetor, elimitano a área e olagem Açõe atuante na etrutura A Tabela 1 abaixo areenta o ao a largura e inluênia a laje e a açõe atuante no itema Slim Floor e Steel Dek. TABELA 1: Vão e laje e açõe na etrutura. Slim Floor Steel Dek Vão a laje (m) 6 3 CP1 (kn/m) Variável 8,85 CP (kn/m) 13,3 9,94 SC1 (kn/m) 6 3 SC (kn/m) 9 4,5 Legena: CP1 = Carga ermanente ante a ura o onreto; CP = Aréimo e arga ermanente aó a ura o onreto; SC1 = Carga aiental ante a ura o onreto; SC = Carga aiental aó a ura o onreto. FONTE: Autoria rória. O valor e CP1 não oi inormao ara o itema Slim Floor, oi eene a altura total o itema, ou eja, varia ara aa eril e viga utilizao. Conierou-e largura e inluênia a laje itinta ara o itema. Ee ato é evio à limitação o vão livre máximo ara o oi tio e orma e aço, eno 6 m ara o Slim Floor e 3 m ara o Steel Dek. 4.5 ESTUDO PARAMÉTRICO Foram realizao etuo aramétrio utilizano o eri mai eiiente ara variaçõe o omrimento o vão a viga. A artir aí, ôe-e avaliar a eenvoltura e aa itema rente a arâmetro e eo o aço, altura total o itema, onumo e onreto e eormação. Para realizar o imenionamento o Slim Floor oram eenvolvia lanilha eletrônia om a imlementação a ormulação no ELU e ELS. O imenionamento o Steel Dek oi realizao or meio o rograma VigaMix. 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES Com o imenionamento o itema Slim Floor e atravé o rograma VigaMix oi oível obter o arâmetro ara ontrução o gráio (Figura 5, 6, 7 e 8) ioto a eguir.

10 Deormação (m) Conumo e onreto (m³/m²) Altura total o avimento (m) Peo e aço linear (kg/m) V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) ,80 117,50 117, STEEL DECK SLIM FLOOR 195,50 78,00 98,00 39,03 45,9 53,71 59,8 65,59 74, Vão a viga (m) FIGURA 5: Peo e aço x Vão a viga FONTE: Autoria rória. STEEL DECK SLIM FLOOR 59,5 66,5 66,9 54, , Vão a viga (m) FIGURA 6: Altura o avimento x Vão a viga FONTE: Autoria rória. 0,3 0, 0,171 STEEL DECK 0,171 0,01 0,31 SLIM FLOOR 0,71 0,71 0,1 0,105 0,105 0,105 0,105 0,105 0, Vão a viga (m) FIGURA 7: Conumo e onreto x Vão a viga FONTE: Autoria rória ,94 STEEL DECK 5 5,66,77,96 SLIM FLOOR 8,19 6,43 6,4 3,33 3,57 4,336, Vão a viga (m) FIGURA 8: Deormação x Vão e laje FONTE: Autoria rória. Com relação ao eo o aço (Figura 5), eve-e levar em onieração que um memo vão e viga no itema Slim Floor atene a uma área e inluênia ua veze maior o que no itema Steel Dek. Io imlia que ara aa viga e Slim loor, eriam neeária ua viga e Steel Dek, e onequentemente o eo o aço eria uliao. Contuo, veriiou-e que o itema Slim Floor e manteria mai eao, aear e iminuir onieravelmente a iariae entre a etrutura. Memo om ea evantagem, exitem outra variávei igniiativa que evem er onieraa. Quano, no Steel Dek, e utiliza o obro e viga, aumenta-e o temo e exeução, a quantiae e onetore o uto a mão e obra e a abriação e uma quantiae maior e eri. Exite, também, a neeiae e uma logítia maior quanto ao eloamento e armazenagem o materiai. No toante à altura total o itema (Figura 6), omrova-e a maior vantagem o Slim Floor. Há uma reução na altura o avimento que varia e 11 m a m em relação a Steel Dek. Aim, um eiíio ontruío om Slim Floor areentará uma altura total inerior à um eiíio ontruío om Steel Dek, ara um memo número e avimento. Além e reuzir o onumo e aço o ilare, eta oibiliae oe er útil em zona one exitem retriçõe quanto à altura máxima o eiíio. O onumo e onreto (Figura 7) no itema Steel Dek é ontante orque a laje enontra-e obre a mea uerior o eril. Dea orma, ineenente o eril utilizao, não há neeiae e variar a altura a laje e, onequentemente, o onumo e onreto e mantém. Io também imlia que o arregamento evio ao eo rório o onreto armao é ontante, ineenente o vão a viga, ontribuino ara uma variação a leha inerior à viga em Slim Floor, omo exliitao na Figura 8. Para a Slim Floor, quanto ao onumo e onreto, oberva-e uma oilação. Io oorre orque a laje enontra-e embutia na altura a viga. Aim, a quantiae e onreto emregaa etá iretamente relaionaa à altura o avimento

11 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) 116 que, or ua vez, baeia-e no eril eolhio ara aa ituação riaa ao moiiar o vão a viga. Tal araterítia etermina a variação o arregamento à meia em que e altera o eril e aço. A reeito a eormação o Slim Floor neeita e maiore uiao, or e tratar e um io e equena altura. Como obervao na Figura 8, a leha ee itema ão maiore que a o Steel Dek. Além a equena altura e a inluênia o onumo e onreto, outro ator que ontribui ara a leha elevaa é o vão a laje, que é e 6m ara Slim Floor e e 3m ara Steel Dek. Com um maior omrimento e vão, a área e inluênia a laje é maior, azeno om que o arregamento ao longo a viga aumente, reultano em uma maior leha. Para ambo o itema emregou-e o artiíio e ontra-leha, exeução e uma urvatura iniial ontrária àquela rouzia ela arga oliitante a etrutura, viano atener ao limite e eormação imoto ela norma e aço. A leha ara o Steel Dek é limitaa ela NBR 8800 (ABNT, 008) e ara o Slim Floor, ela EN (ECS, 004). A Tabela, a eguir, areenta um reumo o reultao o imenionamento o Slim Floor obtio atravé a lanilha eletrônia. TABELA : Reumo o Dimenionamento o Sitema Slim Floor. Vão (m) Peril SFB HEB 40 SFB HEB 40 SFB HEB 80 SFB HEB 300 SFB HEB 300 SFB HEB 300 Peo e aço (kn/m) 117,50 117,50 140,80 195,50 78,00 98,00 Altura total (m) 34,00 34,00 38,00 40,00 44,00 44,00 Conreto (m³/m²) 0,171 0,171 0,01 0,31 0,71 0,71 Deormação (m),94 5,00 5,66 6,43 6,4 8,19 Ml,R (kn.m) 840,58 861, ,53 170,7 035,77 31,65 M (kn.m) 434,99 568,15 786, ,89 145, ,83 VR (kn) 601,90 601,90 744,80 859,0 1639, ,70 VS (kn) 49,00 84,00 349,00 74,00 518,00 567,00 N. e Conetore FONTE: Autoria rória. 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS Ao eenvolver ete trabalho tornaram-e mai eviente alguma araterítia o Slim Floor, itema ete que aina é objeto e etuo. Aear e areentar um eo maior, onumir mai onreto e ouir maiore leha em relação a Steel Dek, a etrutura Slim Floor aina é vantajoa ao onierar aeto ontrutivo, eonômio, etétio e, rinialmente ao avaliar a grane reução e altura total o io que ete itema rooriona. Pôe-e obervar o eemenho ee tio e etrutura rente a vário arâmetro e então analiar ua eiiênia em relação ao itema mito onvenional Steel Dek. Ao gerar o reultao areentao, tornaram-e mai laro aeto oitivo e negativo ee itema, oereeno maiore oniçõe ara o eenvolvimento e utilização e nova oibiliae ontrutiva. Para etuo uturo, o reente trabalho oeree uma orientação ara o imenionamento e Slim Flor no ELU e ELS, vito que ete itema aina não e enontra totalmente etalhao em norma. Dea maneira, abre-e uma grane margem ara novo tete om outro tio e viga e laje eeíia ara o itema, o que oe minimizar roblema e arimorar qualiae ientiiaa neta equia. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 8800: Projeto e etrutura e aço e e etrutura mita e aço e onreto e eiíio. Rio e Janeiro, 008.

12 V. J. M. SANTOS; D. M. DE LIMA; F. I. H. SAKIYAMA; REEC Revita Eletrônia e Engenharia Civil Vol 13 - nº 1 ( 016) 117 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 610: Carga ara o álulo e etrutura e eiiaçõe. Rio e Janeiro, BARROS, M. O. Análie e imenionamento e avimento mito lim loor. Tee (Metrao em Engenharia Civil Peril e Etrutura) Univeriae Nova e Liboa. Liboa, 011, 106. EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. EN : Eurooe 4 - Deign o omoite teelan onrete truture - Parte 1-1: General rule an rule or builing. Bruxela, EN : Eurooe 3 - Deign o STEEL STRUCTURES - Part 1-1: General rule an rule or builing. Bruxela, 010. DE NARDIN, S; DE SOUZA, A. S. C.; EL DEBS, A. L. C. H.; EL DEBS, M. K. Etrutura mita aço-onreto: origem, eenvolvimento e eretiva. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 47., 005, Reie. Anai... Olina: IBRACON, 005, DE NARDIN, S. Pilare mito reenhio: etuo a lexo-omreão e e ligaçõe viga-ilar. Tee (Doutorao), Univeriae e São Paulo, Eola e Engenharia e São Carlo. São Carlo, 003, 33. DOS REIS, L. V. N. Laje mita om ôrma e aço inororaa: Aliaçõe, imenionamento e metoologia e análie numéria. Trabalho e onluão e uro Univeriae Feeral e São Carlo. São Carlo, 01. GRIFFIS, L. G. The 1994 T.R. High leture: Comoite rame ontrution. In: NATIONAL STEEL CONSTRUCTION CONFERENCE, 5., 1994, Pittiburgh, 18-0 may, Proeeing... Nova Iorque: AISC, 1994, MALITE; M. Análie o omortamento etrutural e viga mita aço-onreto ontituía or eri e haa obraa. Tee (Doutorao) Univeriae e São Paulo, Eola e Engenharia e São Carlo, METFORM, S. A. Manual Ténio: Eeiiaçõe ara Projeto, Manueio e Montagem. Betim, 007. PAES, J. L. R. Aortaione al análii el omortamiento etrutural e itema e orjao mixto tio "Slim loor". Tee (Doutorao em Engenharia a Contrução) Univeriae Politénia a Catalunha, Deartamento e Engenharia a Contrução. Barelona, 003, 385. TATA STEEL, LTDA. Comlor omoite loor ek brohure. Lonre, 013. VIGAMIX, otware verão.08: Viga Mita e Eiíio Análie e Dimenionamento Paramétrio. Univeriae Feeral e Viçoa, 1998.