PROCEDIMENTOS PARA DEFINIÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE VIGAS ALVEOLARES DE AÇO PARA SISTEMAS DE PISO E DE COBERTURA

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1 PROCEDIMENTOS PARA DEFINIÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE VIGAS ALVEOLARES DE AÇO PARA SISTEMAS DE PISO E DE COBERTURA Luiza Baptista de Oliveira Gustavo de Souza Veríssimo Washington Batista Vieira José Maria Franco de Carvalho José Luiz Rangel Paes Agosto de 2012

2 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.1 Considerações gerais Diferença no desempenho estrutural da viga alveolar aplicada em sistemas de cobertura ou de piso. Cobertura: Menor relação vão /altura Maior razão de expansão Alvéolos menos espaçados Viga Vierendeel Piso: Maior relação vão /altura Menor razão de expansão Alvéolos mais espaçados Viga de alma cheia

3 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.2 Sistemas de piso Passagem de instalações - Economia de espaço vertical; - Tendência em aumentar a quantidade de instalações técnicas nas edificações.

4 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.2 Sistemas de piso Passagem de instalações Whitehall Road; 18,5 m

5 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.2 Sistemas de piso Grandes vãos - Redução de até 30% no peso da estrutura; - Mais flexibilidade para layout.

6 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.2 Sistemas de piso Grandes vãos Cambridge Car Park; 16 m

7 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.3 Sistemas de cobertura - Grandes vãos (até 40 m); - Composição de fachadas e ambientação interna; - Comparação com treliça.

8 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.3 Sistemas de cobertura Eixo reto 26,5 m 21 m

9 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.3 Sistemas de cobertura Eixo curvo 26 m 44 m

10 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.3 Sistemas de cobertura Eixo curvo

11 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.3 Sistemas de cobertura Inércia variável 29 m 12 m

12 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.3 Sistemas de cobertura Inércia variável

13 1 Alternativas para Aplicação das Vigas Alveolares 1.4 Outras aplicações Pontes Requalificação Pilares

14 2.1 Considerações gerais Pré-dimensionamento de uma viga alveolar: - Requisitos geométricos; - Requisitos estruturais. Procedimentos para a definição dos parâmetros geométricos que determinam o traçado de corte e a configuração final da viga alveolar. Piso Cobertura Viga castelada Viga celular

15 2.2 Viga castelada a) Vão de projeto (L v ) b) Razão de expansão (k) k = 1,5

16 2.2 Viga castelada c) Altura do perfil original (d) Piso Cobertura Relação L/20 utilizada para o prédimensionamento de viga de aço de alma cheia. Relação L/25 utilizada para o prédimensionamento de viga treliçada de banzos paralelos. Para a viga castelada que apresenta razão de expansão de 1,5 pode-se chegar a altura do perfil original a partir do seguinte raciocínio:

17 2.2 Viga castelada Piso Lv 20 e dg 1, 5d d g L v 15, d 20 d L v 2015, L v 30 Cobertura Lv 25 e dg 1, 5d d g Lv Lv Lv 25 d 1, 5d 2515, 37, 5 Caso o valor obtido de d não coincida com uma das alturas dos perfis laminados disponíveis no mercado, adota-se a altura mais próxima do catálogo.

18 2.2 Viga castelada d) Altura do perfil alveolar (d g ) d g , 615 mm e) Parâmetros geométricos

19 2.2 Viga castelada Relações entre parâmetros de cada padrão: Litzka Peiner Anglo-Saxão p 1, 7322d 1, 5d 1, 08d b w 0, 5774d 0, 5d 0, 25d a 0 1, 155d d 0, 83d b b w / 2 b w / 2 0, 29d

20 2.2 Viga castelada f) Largura mínima do montante de extremidade (b we min ) 76 mm (perfis W150 à W460) b we min 102 mm (perfis W530 à W610) bw

21 2.2 Viga castelada g) Comprimento útil para distribuição dos alvéolos (L d ) L d L v b 2 we min b 2 w h) Número de alvéolos (n) n INT L d p

22 2.2 Viga castelada i) Distribuição dos alvéolos em L d

23 2.2 Viga castelada j) Largura final do montante de extremidade (b we ) b we L v n 2 p b we min b w 2 k) Comprimento da viga para corte (Lc)

24 2.2 Viga castelada k) Comprimento da viga para corte (Lc) - continuação L c Lv p / 2 Lc / Lv 3% l) Configuração final da viga

25 2.3 Viga celular b) Razão de expansão (k) Sistemas de Piso k 1,3 1,4 D 0 /d 0,8 0,9 1,0 1,1 0,9 1,0 1,1 p/d 0 1,2 a 1,6 1,2 a 1,7 1,2 a 1,4 1,2 a 1,6 Sistemas de Cobertura k 1,4 1,5 1,6 D 0 /d 1,0 1,1 1,2 1,3 1,1 1,2 1,3 1,3 p/d 0 1,1 a 1,3 1,1 a 1,3 1,1 a 1,3

26 2.3 Viga celular c) Altura do perfil original (d) Para k = 1,3 d L , L v 26 Para k = 1,4 d L , 4 L v 28 Para k = 1,5 d L , L v 30 Para k = 1,6 d L , L v 32

27 2.3 Viga celular d) Altura do perfil alveolar (d g ) d g , 644 mm e) Propriedades geométricas

28 2.3 Viga celular e) Propriedades geométricas - continuação Limites geométricos D 0 12 D0 w b w máx 1, mm b min f) Largura mínima do montante de extremidade (b we min ) b we min p D 2 0

29 2.3 Viga celular Os itens seguintes para determinar as características geométricas das vigas celulares são definidos de forma semelhante ao proposto para a tipologia castelada. Exemplo de aplicação Viga castelada aplicada em sistema de piso.

30 2.4 Exemplos de aplicação Viga castelada Sistema de piso - Padrão Litzka a) Vão de projeto (L v ) L v = 12 m b) Razão de expansão (k ) k = 1,5 c) Altura do perfil original (d ) d L v mm Catálogo Gerdau Açominas: d 410 mm

31 2.4 Exemplos de aplicação Viga castelada d) Altura do perfil alveolar (d g ) d g 1, mm e) Parâmetros geométricos p 1, 7322d 710,2 mm b w 0, 5774d 236,7 mm a0 1155, d 473,4 mm f) Largura mínima do montante de extremidade (b we min ) b we min 76 mm bw Opção mais conservadora para este caso: b we min, mm

32 2.4 Exemplos de aplicação Viga castelada g) Comprimento útil para distribuição dos alvéolos (L d ) h) Número de alvéolos (n ) L d L v b 2 we min L d 11763,3 mm b 2 w Ld n INT p n INT,

33 2.4 Exemplos de aplicação Viga castelada i) Distribuição dos alvéolos em L d Número par de alvéolos: centro do montante no centro da viga.

34 2.4 Exemplos de aplicação Viga castelada j) Largura final do montante de extremidade (b we ) b we L v n p 2 b we 436,8 mm bw 2 k) Comprimento da viga para corte (L c ) L c L v L 1, 03 p / c L v 2 L c 12355, 1mm

35 2.4 Exemplos de aplicação Viga castelada l) Configuração final da viga

36 3 Conclusões 3.1 Conclusões gerais Durante este estudo, constatou-se, com base na literatura técnica analisada, que atualmente o apelo estético é um fator importante para a escolha da viga alveolar, eventualmente mais importante que os custos. Observa-se uma preferência de mercado por utilizar vigas alveolares com a intenção de explorar o efeito visual que essas vigas provocam no ambiente. Outra tendência observada em projetos arquitetônicos recentes com vigas alveolares é a sua aplicação na requalificação ou na modernização de edifícios antigos, onde se tem a intenção de preservar o patrimônio arquitetônico. A opção pelas vigas alveolares normalmente está associada à leveza visual, que provoca uma interferência menos brusca entre a estrutura nova e a antiga.

37 3 Conclusões 3.2 Conclusões específicas O conjunto de procedimentos propostos neste trabalho constitui uma ferramenta auxiliar para o projeto arquitetônico e para o pré-dimensionamento estrutural das vigas alveolares. Por meio dos procedimentos propostos podem-se obter as características geométricas necessárias para traçar a configuração final da viga no vão de projeto, e também o traçado do corte no perfil original para a fabricação da viga.

38 3 Conclusões 3.3 Expectativas futuras do grupo de pesquisa Elaboração de ábacos de pré-dimensionamento de vigas alveolares para sistemas de piso e para sistemas de cobertura. Desenvolvimento de software para pré-dimensionamento, análise e verificação do dimensionamento de vigas alveolares, em função não somente dos dados do projeto arquitetônico, mas também das informações relacionadas ao desempenho estrutural. Estudo das implicações do comportamento da viga alveolar mista nos parâmetros para prédimensionamento.

39 Obrigada! Luiza Baptista de Oliveira