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Curso de Dimensionamentode Estruturas de Aço EAD - CBCA

MóduloParte 12

1ª ParteMezaninos estruturados em Aço

2.1 Definição página 3

2.2 Estrutura de Piso dos Mezaninos página 3

2.3. Os vigamentos da estrutura de mezaninos página 7

2.4. Análise da estrutura de Mezaninos página 8

2.4.1. Uso de lajes página 9

2.4.2. Discussão das soluções página 12

2.5 Mezaninos com formas irregulares página 13

Sumário

Dimensionamento de Estruturas de Aço – EAD - CBCA

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A palavra Mezanino é uma corruptela da palavra italiana mezzanino, que é diminutivo de mezzano,e que em português significa mediano (dic. Aurélio). Além de poder também significar uma espécie de janela, o significado que nos interessa é aquele de um pavimento colocado entre dois outros.

Apesar de existirem mezaninos de concreto armado ou madeira, sua estruturação mais freqüente é em estrutura de aço. Isso acontece por duas razões: leveza e facilidade de execução, principalmente se eles forem inseridos posteriormente à execuçãoda estrutura principal.

A arquitetura dos mezaninos pode ser das mais variadas, desde um simples retângulo a formas mais complexas, como as amebóides. Os apoios do mezanino podem ser previamentedeterminados pelos apoios da estrutura principal, com pilares metálicos ou de concreto.

A estrutura de piso dos mezaninos pode serdos mais diversos materiais:

a. lajes pré moldadas de concreto; b. painéis pré moldados de concreto protendido; c. painéis de concreto celular;d. painéis leves mistos de chapas cimentíciase madeira.e. laje steel deck

a. lajes pré moldadas de concreto

O uso de laje pré-moldada de concreto armado, painéis protendidos e de concreto celular, ocorre em mezaninos permanentes internos ou externos, sujeitos às intempéries.

As lajes pré-moldadas são as de menor custo, porém são mais pesadas e exige mais tempo

Podem, ainda, ser determinados independen-temente da estrutura principal, sendo neste último caso composto de pilares adequadamente locados sobre vigas da estrutura principal. Este é o caso mais comum nos mezaninos de Shopping Center, nos quais os vigamentos da estrutura principal são previamente dimensionados para suportarem car-gas concentradas de valores limitados. Neste caso devem ser sempre consultados os regulamentosdo Shopping, quanto à instalação de mezaninos.

Normalmente, neste caso, as cargas admitidas vão de 1,0 Tf a 3,0 Tf. Esses valores vão orientar a quan-tidade e posicionamento dos pilares, resultando nos vãos das vigas do mezanino.

2.1. Definição

2.2. Estrutura de Piso dos Mezaninos

Vídeo 16 – Mezaninos assista on-line

Vídeo 17 – Os tipos de piso assista on-line

de obra devido à necessidade de cura da capade concreto lançada “in-loco”.


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Figura 20a

Figura 20b

Figura 20c

Figura 20d

b. painéis pré moldados de concreto protendido

Os painéis protendidos são mais caros, porém sua instalação é muito rápida, cerca de 250 m² por dia. Necessitam de gruas para levantamento e lança-mento sobre a estrutura.

c. painéis de concreto celular

Os painéis de concreto celular são os mais leves entre essas três opções, podendo ser alçados e lançados sobre a estrutura metálica manualmente. Entretanto, estes painéis apresentam limitação de vão de 3 m.

As lajes pré-moldadas exigem alguns cimbramen-tos durante a cura de sua capa, o que não ocorre com os painéis de concreto protendido e celular.

d. painéis mistos de chapas cimentícias e madeira

No caso do uso deste tipo de painel é interessante que se estude seu melhor aproveitamento já que suas dimensões são padronizadas e não permitem adaptações a dimensões variadas, a não ser pelo corte dos painéis.


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Nas figuras a seguir são apresentadas, como exemplo, duas soluções emque a direção adotada para os painéis pode representar maior ou menorperda de material.

Análise da melhor direção de disposição dos painéis

Solução 2

Solução1

Figura 27a

Figura 27b


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Figura 27c

Exemplos de chapas:

Painéis cimentícios e de madeira

Painel Masterboard - Brasilit

Tabela de Carga máxima distribuída por painel (Kg/m²)

O Painel WALL MADEIRIT® resiste até 700 Kgf/m², com módulo de elasticidade na direção paralela de 5.218 MPa (média).

Cargas Admissíveis (Flecha Admissível L/350)

Referências nos links:

www.brasilit.com.brwww.eternit.com.br

Tabela de cargas lajes alveolares protendidasLajes Alveolares protendidashttp://www.tatu.com.br/download.asp

Painéis de concreto celular autoclavadohttp://www.siporex.com.br/paineis.htm

Obs.: Os links apresentados acima tem caráter exclusivo de exemplificar o assunto do item 2.2., não havendo qualquer responsabilidade sobre o eventual uso destes produtos.

Produto Largura (mm) Comprimento (mm) Espessura (mm) Peso Kg/m²

Masterboard Slim 1200 2400 14 18

Masterboard Medium 1200 2400 23 23

Masterboard Extra 1200 2400 40 32

Distância entreapoios (mm)

Espessura dos painéis (mm)

14 23 40400 1400 4200 14000

600 400 1200 4000

800 - 500 1700

1000 - 250 850

1200 - - 500


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e. Laje de concreto moldada no local sobre forma metálica corrugada (Steel Deck)

A steel deck é um tipo de laje mista aço-concreto onde a chapa de aço perfilada funciona com armação inferior e ao mesmo tempo fôrma permanente. A aderência entre o concreto e o aço é garantida pela existência de mossas e ranhuras na superfície da telha trapezoidal.

Assim como as demais lajes de concreto é pesada, porém exige menos tempo de obra se comparada as lajes de concreto convencionais, pois dispensa a instalação das formas e cimbramentos, em vãos até 4,0m. De fácil instala-ção e com baixa taxa de desperdício de material, ainda apresenta bom comportamento em situação de incêndio e bom desempenho térmico e acústico, que, aliados à excelente qualidade de acabamento podem dispensar forros e tratamentos adicionais.

Sua versatilidade e boa capacidade de carga (podem suportar até 1.000kgf/m2) ajudaram a propagar seu uso na indústria, shoppings, garagens, escolas e hospitais, entre outros. O formato ondulado das telhas ainda favorece a passagem de tubulações diversas e pode ser projetada para funcionar como mesa colaborante de um sistema de viga mista, diminuindo a taxa de aço global, sendo esta uma outra vantagem.

Figura 21


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Os vigamentos que compõem uma estruturade mezanino são normalmente de duas espécies:

a. vigamento principal b. Vigamento secundário ou nervuras.

No caso de lajes, normalmente dispensa-se as vigas secundárias, apoiando-se a laje no vigamento principal.

No caso dos painéis mistos, há necessidade de um vigamento secundário espaçados a cada 1.250 mm. Neste caso deve-se estudar a melhor direção de distribuição desse vigamento para que se evitem recortes e perdas de material dos painéis.(Ver Figura 27ª/27b)

Quanto às vigas de suporte da laje, elas podem ser as mais variadas: a. perfis U de chapa dobrada;b. perfis U laminadosc. perfis I laminados;d. perfis I de chapa soldada;e. treliças compostas de perfis U de chapa dobrada e cantoneiras de chapa dobrada ou laminadas;f. viga vierendeel; g. viga vagão.

Os perfis U são usados para vigas secundárias; os perfis I para vigas secundárias de maior vão e vigas principais. Os demais tipos, treliça, vierendeel e vagão são usados para vigas principais de grande vão (acima de 7 m), ou quando a solução em perfilI tornar-se muito pesada.

Quanto aos pilares, os perfis mais utilizados são:a. perfil tubular de chapa dobrada ou estrudado;b. perfil tubular formado por dois perfis de chapa dobrada;c. perfil I e o H, sendo estes dois últimos paracargas mais elevadas.

Este exercício visa mostrar diversas possibilidades estruturais de mezanino e seus resultados quanto a custos. Parte-se de uma mesma área de mezanino (12,0 m por 9,0 m), estruturada de diversas formas e com diversos tipos de lajes e verificam-se os custos obtidos. Os resultados dessa análise são mostrados após os desenhos a seguir:

Figura22

Figura23

2.3. Os vigamentos da estrutura de mezanino

2.4. Analise da estrutura deMezaninos

Vídeo 18 – Os vigamentos assista on-line


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Figura 24 a

Figura 24 b

2.4.1. Uso de lajes

Vídeo 19 – O Custo final

Vídeo 20 – A laje pré

assista on-line

assista on-line

Vamos iniciar pelo lançamento da estrutura. Por se tratar de lajes serão usadas apenas vigas principais.

As possibilidades estruturais são as seguintes:

a) Laje pré

a)

b)


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Figura 24 d

Figura 24 c

Figura 25 a

Vídeo 21 – A laje alveolar assista on-line

c)

d)

a)

b) Laje protendida


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Figura 25 b c d

b)

c)

d)


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Figura 26 a b c

Vídeo 22 – Os painéis de concreto celular assista on-line

c) Laje de painéis de concreto celular

a)

b)

c)


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Figura 26 d e f

d)

e)

f)


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Figura 28 a b c d e f

Vídeo 23 – Os painéis mistos assista on-line

d) Painel Misto (Wall ou similar)


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e) Laje Steel Deck


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2.5. Mezaninos com formas irregulares

Vídeo 25 - Mezaninos com formas irregulares assista on-line

3. Lajes de concreto celular

As soluções menos econômicas ficam com as lajes de concreto celular. O resultado mais econômico, para essas lajes, se dá quando as lajes vencem o seu vão máximo de 3,00m e são apoiadas sobre cinco linhas de vigas com vãos de 4,50 m.

4. Painéis Mistos

Apesar de muito usados em mezaninos, os painéis mistos (wall ou similar) não resultam em soluções muito econômicas. No entanto, é uma solução seca e rápida de ser executada e, portanto, muitas vezes vantajosa sobre as demais. Por isso seu uso é tão freqüente.

Para esses painéis a solução mais econômica ocorre com lajes apoiadas com seu vão máximo de 1,25 m, sobre nervuras que vencem vãos de 4,50 m, e que, por sua vez, apóiam-se em três linhas de vigas principais com vãos de 4,00 m.

Apesar de não ser muito freqüente a utilizaçãode formas irregulares em mezaninos, é possívela ocorrência de formas diferenciadas.

Podemos resolver esta situação de duas maneiras:

A primeira, criando uma malha regular interna com pilares e as vigas principais, deixando que as vigas secundárias, em balanço, se ocupem da resolução da forma irregular do mezanino.

No caso dos painéis mistos de madeira e chapa ci-mentícia, cujas dimensões encontradas no mercado têm normalmente 1200 mm por 2500 mm, estes são muito leves, da ordem de 45 kgf/m², sendo, no mínimo, metade do peso das lajes mais leves (concreto celular).

Suportam cargas de até 700 kgf/m². Em compensação, esses painéis exigem uma maior quantidade de viga-mento que os anteriores já que precisam ser apoiados a cada 1250 mm. Apesar disso são os elementos de piso mais usados, por serem os mais leves, de fácil manuseio e aplicação.

5. Lajes Steel Deck

De uso cada vez mais frequente, ainda estão entre as lajes que apresentam maior custo unitário. Porém, tornam-se competitivas à medida que se consiga as-segurar todas as vantagens do sistema construtivo ainda na etapa de projeto. Os melhores resultados são conseguidos com as vigas dispostas em vãos até 4,0m e contínuos (com apoio intermediário), lajes simples-mente apoiadas ou quando a laje funciona como mesa colaborante das vigas do vão de 9,0m, apoiada em vigas transversais a cada 3,0m.

Figura 29b


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Figura 29b

A segunda, é utilizando pilares que acompanhem os limites do mezanino e vigas que tenham a mesma forma do perímetro do mezanino. Ocorre que esta solução implica em aplicar esforços de torção nas vigas periféricas, além da necessidade de que estas sejam calandradas, o que aumenta consideravelmenteo custo desta solução.

Analisar como se fossem uniformes, de acordo com o item 2.4.

Figura 29c

Figura 29c

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