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Dimensionamentode Estruturas em Aço

Módulo3

Parte 1

1ª parte

Módulo 3 : 1ª ParteGalpões estruturados em Aço

3.1 Definição página 3

3.2 Estrutura Principal página 3

3.2.1 Estrutura Horizontal página 4

3.3 O Efeito do Vento na Estrutura Principal página 12

3.4 Estrutura secundária de apoio das telhas página 14

3.5 Fechamentos Laterais página 21

3.6 Contraventamentos página 26

3.6.1 O contraventamento horizontal página 26

3.6.2 O contraventamento vertical página 28

3.6.3 Contraventamentos em Coberturas em arco página 30

3.7 Sistemas em Shed página 32

3.8 Comparação entre as soluções mais comuns de galpão (vão = 15,0 m) página 35

3.9 Galpões com ponte rolante página 37

Sumário

Dimensionamento de Estruturas em Aço – parte 1

3

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 eventose depósitos, entre outras; no limite, até rodoviárias, aeroportos e igrejas podem, também, ser incluídas nesta tipologia.

Os galpões, do ponto de vista arquitetônico e estru-tural, caracterizam-se por serem edifícios com vãos mais generosos que os demais, pois esse é um pré

A estrutura principal é aquela que vence o maior vão, o que significa que na maioria das soluções encontra-se no plano transversal do edifício. Do ponto de vista prático, considera-se que é econômico um vão de até 30 m, podendo-se no limite chegar a 40 m. Isso significa que se o galpão tiver 50 m de largura é mais econômico projetar-se dois vão de 25 m.

É claro que nas situações em que o uso do galpão exigir maiores vãos livres, como no caso de hangar-

Vão Econômico 30m > L > 40m

Vãos maiores L= 50m = 25m + 25m

requisito da existência desse tipo de edifício: espa-ços sem obstrução.

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.

3.1. Definição

3.2. Estrutura Principal

Vídeo 26 – Galpões assista on-line

Vídeo 27 – Estrutura Principal assista on-line

es, onde os vãos podem atingir 140 m ou mais, a questão econômica fica colocada em segundo plano, prevalecendo à necessidade de espaço desobstruído.

Para uma melhor análise da estrutura principaldo galpão vamos dividi-la em estrutura horizontal e vertical. A primeira corresponde à estrutura que vence o vão entre pilares e a segunda aos próprios pilares.

estrutura horizontal = vão entre pilaresestrutura vertical = os próprios pilare

Figura 30 a Figura 30 b

Modulo 3 : 1ª parte

4

Por causa do grande vão a ser vencido pela estru-tura principal, os sistemas estruturais mais utiliza-dos para a estrutura horizontal são os arcos e as tesouras treliçadas.

Isto, porque o sistema treliçado, por trabalhar com esforços mais favoráveis, como a tração e a com-pressão simples, torna-se mais leve e econômico.

Exemplo 1

Fleet Guard Manufacturing and Distribution Center, Quimper – França – Arqtº Richard Rogers, 1981

No entanto, em vista de apelo arquitetônico, outras soluções mais sofisticadas podem ser usadas, tais como coberturas atirantadas, estruturas espaciais, abóbadas, cúpulas e parabolóides, entre outras.

A seguir apresentamos diversas soluções utilizadas em obras de importantes arquitetos.

3.2.1. Estrutura horizontal

Vídeo 28 – Estrutura Principal : Horizontal e vertical assista on-line

Vídeo 29 – Estruturas Horizontais em treliças assista on-line

Vídeo 30 – Estrutura Horizontal em Arco assista on-line

Vídeo 31 – Barras em perfil tubular assista on-line

Figura Exemplo 1a


5

Exemplo 2

Inmos Microprocessor Factory, Newport, South Wales – Arqtº Richard Rogers, 1982

Fonte: DAVIES, Colin, High Tech Architecture, Rizzoli Int. Publications, 1998

Figura Exemplo 1b


Figura exemplo 2a Figura exemplo 2b


6

Exemplo 3

Laboratories and Corporate Facility for PA Technology, Princeton, New Jersey, – Richard RogersPartnership, 1984

Exemplo 4

Sainsbury Center for the Visual Arts, University of New Anglia, Norwich –Foster Associates, 1977



Figura exemplo 3a

Figura exemplo 4a

Figura exemplo 3b


7

Exemplo 5

Warehouse and Distribution Center Renault, Swindon, Wiltshire – Foster Associates, 1983

Exemplo 6

Aeroporto de Hamburgo – Gerkan, Marg und Partner Architects


Figura exemplo 5a

Figura exemplo 6a

Figura exemplo 5b Figura exemplo 5c


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Figura exemplo 6b

Figura exemplo 7a

Fonte: GMP Architects

Exemplo 7

Aeroporto de Stuttgart – Gerkan, Marg und Partner Architects


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Figura exemplo 8

Figura exemplo 7b Figura exemplo 7c Figura exemplo 7d

Fonte: GMP Architects

Fonte: CERVER, Francisco Asensio, La Arquitectura de Aeropuertos e Estaciones, Espanha, Edição do Autor, 1977

Exemplo 8

Estudo para Aeroporto de Colonia, Alemanha – Murphy / Jahn Architects


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Exemplo 9

Módulo de transferência do Aeroporto Charles De Gaulle, Paul Andreu e Jean Marie Duthilleul

Exemplo 10

Estação do Metro de Venissieux Parilly – Jourda e Ferradin

Figura exemplo 9a

Figura exemplo 10

Figura exemplo 9b




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Tipos de perfis utilizados em treliças

As treliças que compõem a estrutura horizontal podem ser compostas dos mais diversos perfis.

Para vãos até 20 m, de forma a torná-la mais leve, são utilizados, nos banzos, perfis U de chapa do-

Figura 31a

brada, e cantoneiras de chapas dobradas ou lamina-das para as barras dos montantes e diagonais. Para vão maiores, ou quando a arquitetura exigir podem ser usados tubos de seção quadrada ou retangular, para os banzos, montantes e diagonais.

Algumas soluções arquitetônicas solicitam, tam-bém, tubos de seção circular.

Entretanto, esta solução dificulta muito a confecção dos nós. Em casos extremos podem ser usados para essas barras perfis I ou H laminados ou solda-dos.

No caso de estrutura horizontal composta por arco, a solução mais indicada é a de arcos treliçados ap-enas com diagonais e sem montantes.

Treliças Banzos Montantes e Diagonais

Vãos até 20m perfis U de chapa dobrada cantoneiras de chapas dobradas ou laminadas

Vãos > 20m tubos de seção quadrada ou retangular

tubos de seção quadrada ou retangular

Arcos treliçados Banzos Diagonais

Para qualquer vão U de chapa dobrada, calandrados cantoneiras de chapas dobradas ou laminadas

Perfis tubulares calandrados Perfis tubulares

Do ponto de vista do comportamento estrutural os arcos podem ser bi-articulados ou tri-articulados. Apesar de ser mais fácil de dimensioná-los, pois são isostáticos, os tri-articulados são menos usados que os bi-articulados. Isso se deve a maior dificul-dade de se executar a articulação central.

As barras que compõem os arcos treliçados são U de chapa dobrada, calandrados, para os banzos, e cantoneiras de chapas dobradas ou laminadas para as diagonais. Ainda podem ser usados, inde-pendentemente do vão, perfis tubulares de seção quadrada, retangular ou circular.


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Figura 31b

A estrutura vertical, representada pelos pilares, é, normalmente, composta de treliça de banzos para-lelos. 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.

Para pequenas alturas, que não ultrapassem a 6 m, os pilares podem ser constituídos apenas por um perfil I ou H, laminados ou soldados, ou mesmo um perfil tubular.

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

3.2.2. Estrutura Vertical

3.3. O Efeito do Vento na Estrutura Principal

Vídeo 32 – Elemento Vertical : o Pilar

Vídeo 33 – Os esforços devidos ao Vento

Vídeo 34 – Ligação da cobertura com os pilares

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Apesar de ser uma solução mais pesada queo sistema treliçado, o menor consumo de mãode obra, no caso de pequenas alturas, torna a solução de perfil de alma cheia mais interessante, tanto do ponto de vista de execução, comotambém econômico.

Atenção!

Não se deve esquecer que, apesar de estrutural-mente os perfis tubulares serem muito interes-santes, deve-se estar atento às questões de dete-rioração, que nestes perfis ocorre de dentro para fora, não permitindo visualizá-la com facilidade.

Estrutura vertical Pilares

Alturas até 6,0 m perfil I ou H, laminados ou soldados, ou perfil tubular

Alturas > 6,0m Perfis compostos

estrutura vertical, os pilares, como forças vertic-ais e horizontais. Os pilares, além dessas forças recebem, também, e em maior intensidade, as for-ças horizontais dos ventos, que incidem nos fecha-mentos laterais.


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Figura 34

Figura 36

Figura 35

Figura 37

Vãos até 15 m

Em galpões com vãos pequenos, de até 15 m e pés direitos baixos de até 4 m, os esforços devidos ao vento são, normalmente, absorvidos apenas pelos pilares. Neste caso, considera-se a estrutura hori-

Vãos e pés direitos maiores

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

A opção por uma ou outra solução depende das in-tenções de projeto, seja do ponto de vista estrutural como do arquitetônico.

Pórticos com apoios articulados

Quando se opta por pórticos com apoios articulados, a forma do pórtico deve corresponder a essa inten-ção, ou seja, as bases devem ser mais finas queo restante, para que se consiga se aproximarde uma articulação.

zontal simplesmente apoiada nos pilares, tornando-se o sistema um composto de vigas articuladas sobre pilares engastados na base.


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Do ponto de vista estrutural, a opção por pórtico bi-engastado, bi-articulado e tri-articulado têm impli-cação nas suas dimensões e consumo de material.

Partindo-se da premissa de que quanto mais hiper-estática for a estrutura, menores serão os esforços máximos desenvolvidos, e também mais segura ela será, conclui-se que os pórticos bi-engastados serão mais leves, mais seguros e mais econômicos. No entanto não se deve esquecer que ao engastar o pórtico na base, estar-se-á transmitindo maiores esforços na fundação, ou seja, criando momento fle-tor, além das cargas verticais e horizontais. Portan-to a questão da fundação deve ser levada em conta no momento da escolha do sistema estrutural.

a) Esforços na fundação de pórticos bi engastados

b) Pórtico Triarticulado

O pórtico tri-articulado pode ser escolhido como fa-cilitador do processo construtivo, pois ele pode serfabricado em duas partes e facilmente montado no canteiro.

Figura 38a

Figura 38b

Atualmente, as telhas mais usadas para galpões são metálicas, por sua praticidade e leveza. Quando se necessita de isolação acústica e térmica, as tel-has metálicas usadas são as denominadas “telhas sanduiche”. Estas telhas são duplas, com uma ca-mada de material isolante entre elas (normalmente poliestireno ou poliuretano).

A seguir apresentamos diversos exemplos de cobe-rturas

Foto 13 – Cobertura em telha de aço isotérmica para aviário. Fonte: Isoeste

3.4. Estrutura secundária de apoio das telhas

Vídeo 35 – As estruturas secundárias

Vídeo 36 – Terças

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Foto 14 – Detalhe da telha isotérmicaFonte: Isoeste

Foto 16 – Colocação de telha de aço zipada – vista da estrutura. Fonte: Isoeste

Foto 18 – Maquina de zipar telhaFonte: Isoeste

Foto 15 – Colocação de telha pré-pintada isotérmicaFonte: Isoeste

Foto 17 - Colocação de telha de aço zipada (2) – detalhe da manta de lã de rocha. Fonte: Isoeste

Foto 19 – Vista de telhado com telhas zipadasFonte: Isoeste


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Foto 20 – Cobertura do Shopping Center Uberlandia em telhas zipada. Fonte: Isoeste

Foto 22 – Marquise em telha multidobraFonte: Isoeste

Foto 24 – Vista do interior de cobertura metálica com acabamento interno. Fonte: Isoeste

Foto 21 - Cobertura curva em telha sanduicheFonte: Sidnei Palatnik

Foto 23 – Detalhe de telha multidobraFonte: Isoeste

Foto 25 – Interior de cobertura curvaFonte: Sidnei Palatnik


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Foto 26 – Vista geral da Arena do PanFonte: Dagnese

Foto 28 – Pavilhão do OktoberfestFonte: Dagnese

Foto 30 – Shopping CuiabáFonte: Isoeste

Foto 27 - Vista geral do Velodromo do PanFonte: Dagnese

Foto 29 – Shopping Flamboyant – GoiâniaFonte: Isoeste

Foto 31 – Centro de distribuição da AmbevFonte: Isoeste


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As telhas são apoiadas em vigas, adequadamente espaçadas, denominadas terças.

O espaçamento entre terças depende das carac-terísticas de resistência da telha. Para determinar esse espaçamento deve ser consultado, juntamente com o arquiteto, os catálogos das telhas.

De qualquer forma, quando não houver restrições arquitetônicas, esses espaçamentos ficam, na grande maioria das vezes, entre 1,50 m e 2,00 m. O perfil usado para as terças depende do vão a ser vencido, que corresponde à distância entre os

Lembrar que o peso das terças pode ser estimado por uma fórmula empírica:0,6 x L (vão) em kgf/m2 de cobertura.

Assim, uma terça de 6,0 m de vão deve pesar em torno de 0,6 x 6,0 = 3,6 kgf/m².

Estrutura secundária de apoio das telhas metálicas

Vãos até 6,0 m perfis U de chapa dobrada ou laminados

Vãos > 7m e <10 mperfis I laminados ou soldados, treliças de banzos paralelosou vigas vagonadas

pórticos da estrutura principal. Também, na grande maioria das vezes, esses vãos não ultrapassam a 6,00 m, o que permite uma solução econômica para as terças, e podem ser usados perfis U de chapa do-brada ou laminados, sendo os primeiros mais leves.

Para vãos maiores, entre 7 e 10 m, podem ser usa-dos perfis I laminados ou soldados, que são sempre mais pesados que os de chapa dobrada, porém po-dem ser mais econômicos, pois evitam dobramen-tos especiais de chapas mais grossas. Para esses mesmos vãos podem ainda ser usadas treliças de banzos paralelos ou vigas vagonadas.

O que é bastante grande em relação ao peso da es-trutura principal, e que para um vão de 15,0 m pode ser estimada em 2 a 3 kgf/m2.

Disso resulta que o vão escolhido para a terça pode influenciar, em muito, o peso total da estrutura, podendo tornar-se menos econômica.

Figuras 39 a : 39d

a) Terça em perfil U


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b) Terça em perfil I

c) Terça em treliça


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b) Terça em viga vagonada

No módulo 4 apresentamos uma tabela de pesos de terças e estruturas principais, que pode servir de guia para a escolha dos vão das estruturas principal e secundária, principalmente na fase do projeto de arquitetura.

Figura 40

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”. Estas “correntes” são uma espé-cie 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”.

No caso da última terça, a que fica na cumeeira da cobertura, não há como ligá-la através do tirante formado pela “corrente”. Neste caso usa-se uma barra rígida, chamada de “corrente rígida”, com-posta por um perfil cantoneira, que apóia a terça na direção de sua menor resistência, transmitindo os esforços para a corrente normal. (figura 41)

Os perfis utilizados para as terças possuem boa re-sistência 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.


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Figura 41

São diversas as possibilidades de fechamentos laterais, desde as alvenariasconvencionais aos fechamentos com painéis pré-moldados de argamassa ar-mada, dos painéis metálicos simples, aos painéis isotérmicos.

3.5. Fechamentos Laterais

Vídeo 37 – Vedações assista on-line

Foto 32 – Painél Isotérmico de fachada Fonte: Isoeste

Foto 33 – Fachada com composição de telha e painel de açoFonte: Isoeste


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Foto 34 – Vista interna do fechamento de aço de galpão Fonte: Sidnei Palatnik

Foto 36 – Vista da edificação pronta Fonte: Isoeste

Foto 38 - Galpão com fechamento em painel isotérmico e telha de aço. Fonte: Isoeste

Foto 35 – Vista parcial da estrutura e do fechamento em telha de aço pré-pintada. Fonte: Isoeste

Foto 37 – Galpão com fechamento em telha de aço Fonte: Isoeste

Foto 39 – Fechamento de fachada curva em telha de aço Fonte: Sidnei Palatnik


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Foto 40 – Fachada em painel isotérmico Fonte: Isoeste

Foto 42 – Fechamento em curva Fonte: Sidnei Palatnik

Foto 44 – Fechamento em painel arquitetônico pré-moldadoFonte: Sidonio Porto

Foto 41 – Fechamento em telha galvanizada Fonte: Sidnei Palatnik

Foto 43 - Fechamento em chapa perfurada de aço Fonte: Sidnei Palatnik

Foto 45 – Fechamento em painel arquitetônico pré-moldadoFonte: Sidonio Porto


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Foto 46 - Fechamento em painel arquitetônico pré-moldadoFonte: Codeme

Figura 50

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 veda-ções é o do vento, principalmente nos fechamentos leves.Essas forças, dependendo da solução de fechamen-to, podem ou não ser transferidas para a estrutura do galpão.

No caso do uso de alvenaria de bloco, especial atenção deve ser dada as interfaces com a es-trutura metálica, principalmente com os pilares. Uma solução muito interessante, quando possível, é simplesmente isolar as vedações da estrutura. Neste caso, as forças devidasao vento sobre a alvenaria são absorvidas pela es-

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,

trutura autoportante dos blocos estruturais. Quando as alvenarias são travadas nos pilares metálicos, deve ser dada especial atenção quando esses pila-res forem treliçados; neste caso deve ser criado um

de perfis I. Como nesta solução de fechamento o esforço preponderante é dado pelo vento, as lon-garinas devem ser posicionadas na direção que melhor absorva essas forças horizontais. Por isso os perfis das longarinas são dispostos com seu eixo y-y na horizontal. Nesta posição os perfis apresen-tam pouca resistência a cargas verticais, devidas ao peso do fechamento. Para diminuir os esforços de


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Figura 51

flexão nessa direção são usadas correntes, semel-hantemente as das coberturas. Para minimizar o peso, as correntes são compostas de barras redon-

O dimensionamento das longarinas é feito considerando a flexão em duas di-reções:

- verticais - e horizontais

Na direção horizontal o carregamento é aquele dado pelo vento, sendo o vão da longarina a distância entre os pilares.

Atenção!

É importante lembrar que na direção vertical o car-regamento é devido ao peso do fechamento e o vão a ser considerado é aquele entre as correntes.

das de ½”. Entre as duas últimas longarinas superiores, as correntes devem ser rígidas pois sofrerão com-pressão.


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O travamento da estrutura principal

A estrutura principal necessita ser travada em alguns pontos, tendo em vista sua estabilidade fora do seu plano, seja devido ao carregamento do vento, seja por flambagem lateral das peças. No caso de coberturas com treliças, para cargas permanentes, ocorre compressão simples no seu banzo superior, o que pode provocar flambagem. Sabe-se que um dos fatores preponderantes no fenômeno da flam-bagem 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. 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,

Essa força lateral oriunda do deslocamento lateral devido à flambagem deve ser encaminhada, por algum dispositivo para os apoios. Esse dispositivo é denominado contraventamento horizontal apesar de, na maioria das vezes, não estar no plano hori-zontal. O contraventamento horizontal é constituído das terças e barras em diagonais, formando uma espécie de treliça nos planos superiores da cobe-rtura. Essa treliça se encarrega de levar as forças devidas à flambagem para os apoios. Como nunca se sabe se o deslocamento será para um lado ou para o outro, e para evitar que as diagonais trab-

3.6. Contraventamentos

3.6.1. O contraventamento horizontal

Vídeo 38 – Contraventamentos

Vídeo 39 – Contraventamento Horizontal

Vídeo 40 – Contraventamento Horizontal – 2ª Parte

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Figura 42

alhem a compressão, estas são dispostas em X. Assim para qualquer lado que tenda a ocorrer a flambagem, essas barras trabalharão, sempre, com forças de tração, o que diminui o peso das barras, e diminuindo o peso total da estrutura , tornando-a, portanto, mais econômica. Recomenda-se que o índice de esbeltez das diago-nais 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

empurrarão as outras treliças. (Figura 42)

barras podem ser compostas de cantoneirassimples ou duplas.


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Figura 43a

Figura 44

Figura 43b

A posição dos contraventamentos deve ser pen-sada 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 contra-

ventamentos não ultrapasse a 20 m. Pois, como as forças são transmitidas aos contraventamento pelas terças, se o comprimento da terça for muito longo, essa transmissão se torna ineficiente, pois a terça tende a se deformar muito, antes de transmitir o esforço ao contraventamento.


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Figura 44

Figura 45

Figura 46

Para absorção das forças de vento devem ser pre-vistos contraventamentos horizontais nas bordasda cobertura.

Recomenda-se, ainda, para maior estabilidade global da estrutura que se preveja contraventamen-tos verticais entre treliças, a cada 10 m. Esses con-traventamentos são formados pelas terças e barras em diagonais.

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.

3.6.2. O contraventamento Vertical

Vídeo 41 – Contraventamento Vertical assista on-line


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As forças devidas à tendência de flambagem na estrutura principal e as devidas ao vento são trans-feridas, 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. O mais econômico desses contraventamentos é o X, pois qualquer que seja o sentido das forças trans-mitidas pelo contraventamento horizontal, as barras do contraventamento vertical trabalharão a tração, diminuindo seu peso. Os perfis usados para o contraventamento vertical são do mesmo tipo do contraventamento horizontal. Ou seja, dependendo do seu comprimento podem ser compostos de barras redondas de 5/8” ou can-

toneiras simples, ou ainda compostas. Quando as diagonais do contraventamento vertical interferirem na circulação, pode ser usada outra alternativa que

Figura 49

não o X, usando pórticos treliçados ou não.

Figura 47


30

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 fran-cesas no banzo inferior para que as forças horizontais, devido à flambagem, possam ser encaminhadas para os contraventamentos horizontais.

Exemplos Fotográficos de contraventamentos

3.6.3. Contraventamentos em Coberturas em Arco

Vídeo Contraventamento de coberturas em Arco assista on-line

Foto 47 – Detalhe de travamento treliças em arco Fonte: Sidnei Palatnik

Foto 48 – Detalhe de contraventamento horizontal Fonte: Yopanan Rebello

Foto 49 – Contraventamento Horizontal Fonte: Dagnese

Figura 46


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Foto 50 – Contraventamento horizontal Fonte: Isoeste

Foto 51 – Contraventamento horizontal e viga vagão Fonte: Sidnei Palatnik

Foto 52 – Detalhe de contraventamento vertical Fonte: Sidnei Palatnik




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Foto 57 – Detalhe de contraventamento horizontal e verti-calFonte: Isoeste

Foto 56 – Detalhe de contraventamento vertical Fonte: Isoeste

3.7. Sistemas em Shed

Vídeo 43 – Estruturas de cobertura em Shed assista on-line

Em grandes espaços onde a questão da ventilação e iluminação são fatores importantes, pode-se usar uma composição estrutural especial denominada shed, palavra inglesa derivada de “shade” (sombra), que significa galpão, cobertura, telheiro, etc. O shed tem a característica de apresentar como es-trutura principal portante dois sistemas estruturais: a) um secundário, em uma água, eb) um principal, que vence o vão entre pilares.

O sistema secundário, em função do seu vão, pode ser composto de tesouras treliçadas, vigas de alma cheia ou vigas vagonadas. Para vãos até 10 m, por maior facilidade de execução, pode-se usar vigas de alma cheia, para vão maiores recomenda-se o uso de vigas vagonadas ou tesouras treliçadas.


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O sistema principal, denominado Viga Mestra,por vencer grandes vãos é, normalmente, composto por vigas treliçadas de banzos paralelos. É na Viga Mestra que são fixados os elementosde iluminação e ventilação do ambiente do galpão.

Sistema em Shed Recomendação de uso

Vãos até 10 m vigas de alma cheia

Vãos > 10 m vigas vagonadas ou tesouras treliçadas

Atenção!

Apesar de ser matéria conhecida, é bom lembrar que as aberturas do shed, no nosso hemisfério, devem ser voltadas para o sul, evitando-se com isso a incidência direta de raios solares, diminuindo o ofuscamento e excesso de temperatura.

Figura 32


34

Figura 33a

Figura 33b


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Figura 52

3.8. Comparação entre as soluções de galpão mais comuns (vão = 15,0 m)

Vídeo 44 – Comparação entre soluções assista on-line

Foram analisadas as seguintes situações:

1. Galpão de 2 águas com distância entre pilares de 5,0 m. 2. Galpão de 2 águas com distância entre pilares de 7,5 m. 3. Galpão de 2 águas com distância entre pilares de 10,0 m. 4. Galpão de cobertura em arco com distância entre pilares de 5,0 m. 5. Galpão de cobertura em arco com distância entre pilares de 7,5 m. 6.Galpão de cobertura em arco com distância entre pilares de 10,0 m.

Para ajudar na escolha mais adequada da solução estrutural para um determinado galpão, vamos fazer uma comparação em termos de peso resul-tante de uma estrutura de um galpão cujo vão é de 15 m, e a estrutura principal que pode ser em treliça de duas águasou em arco. Vamos ainda fazer a variação da distância entre a estrutura principal de 5m, 7,5m e 10m, para que possamos avaliar a influência de soluções de terças no peso da estrutura. Para as terças podemos usar três tipos de solução:

Para vão de 5 m usamos a terça convencionalde perfil U.

Para vão de 7,5m e 10m usamos o perfil U, treliças e também viga-vagão.


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3.8.1. Tabelas Comparativas3.8.1.1. Terças

3.8.1.2. Estrutura Principal em Arco

3.8.1.3. Estrutura Principal em Treliças de duas Águas

3.8.1.3. Tabela Resumo

TIPO ESTRUTURAL VÃO (M) PESO (KGF/M2)ALMA CHEIA 5,0 3,6ALMA CHEIA 7,5 4,6ALMA CHEIA 10,0 7,2

TRELIÇA DE BANZOS // 5,0 -TRELIÇA DE BANZOS // 7,5 2,7TRELIÇA DE BANZOS // 10,0 3,8

VIGA VAGÃO 5,0 -VIGA VAGÃO 7,5 4,8VIGA VAGÃO 10,0 5,5

DISTÂNCIA ENTRE ESTRUTURA PRINCIPAL PESO (KGF/M2)5,0 2,77,5 2,510,0 2,2

DISTÂNCIA ENTRE ESTRUTURA PRINCIPAL PESO (KGF/M2)5,0 3,97,5 3,410,0 3,4

ASSOCIAÇÃO DISTÂNCIA ENTRE ESTRUTURA PRINCIPAL PESO (KGF/M2)

ARCO + TERÇA DE ALMA CHEIA 5,0 6,3



ARCO + TERÇA TRELIÇADA 7,5 5,2

ARCO + TERÇA TRELIÇADA 10,0 6,0

ARCO + TERÇA VAGONADA 7,5 7,3ARCO + TERÇA VAGONADA 10,0 7,7

TRELIÇA + TERÇA DE ALMA CHEIA 5,0 7,57,5 8,010,0 10,6

TRELIÇA + TERÇA TRELIÇADA 7,5 6,110,0 7,2

TRELIÇA + TERÇA VAGONADA 7,5 8,210,0 8,9

TRELIÇA + TERÇA DE ALMA CHEIATRELIÇA + TERÇA DE ALMA CHEIA

TRELIÇA + TERÇA TRELIÇADA

TRELIÇA + TERÇA VAGONADA


37

3.8.1.4. Conclusões

Os resultados do dimensionamento dessas situações nos levam a algumasconclusões:

- O uso do arco resulta em soluções mais econômicas

- O vão mais econômico para as terças é de 5,0 m

- Para distância entre estrutura principal de 5,0 m, a solução mais econômica é o arco com terças de alma cheia em perfil U. A partir de 6m as terças em treliça são as mais indicadas. - Para distância entre estrutura principal de 7,5 m, a solução mais leve é a do arco com terças em treliça. Para essa distância a solução em terça treliçada resulta melhor.Em segundo lugar vem a solução de viga principal em treliça de duas águas e as terças também em treliças. Assim sendo, o uso de terças treliçadas para o vão de 7,5m é a solução mais leve.

- Para distância entre estrutura principal de 10,0 m, a solução mais leve é, tam-bém, a do arco com terças em treliça

Galpões com ponte rolante As chamadas pontes rolantes são equipamentosque servem para movimentação de cargas dentrodo galpão. As pontes são constituídas por uma viga que vence o vão do galpão e sobre a qual se des-loca um carro que sustenta o gancho que erguerá a carga a ser movimentada. As pontes rolantes são industrializadas por empresas especializadas e são fornecidas para diversos vãos e carregamentos. A ponte rolante se desloca longitudinalmente sobre uma viga metálica denominada viga de rolamento,

3.9. Galpões com Ponte Rolante

Vídeo 5 – Galpão com Ponte Rolante assista on-line

Figura 53

com as terças treliçadas.

a qual se apóia sobre os mesmos pilares do pórtico principal do galpão.

- As terças vagonadas resultam em estruturas 15% mais pesadas se comparadas %


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A ponte rolante aplica sobre a viga de rolamento tanto forças verticais como horizontais transversais e longitudinais. As forças horizontais transversais sobre a viga de rolamento são absorvidas por uma treliça horizontal locada ao nível da mesa superior da viga de rolamento, o que faz com que essa carga seja transmitida por essa treliça diretamente aos pilares do pórtico.

As forças verticais são as reações da carga sus-tentada pela ponte rolante. Neste caso as cargas devem ser acrescidas do efeito dinâmico devido ao movimento da ponte. As cargas horizontais são devidas às frenagens, as transversais devidas à frenagem do carro e a longitudinal devida à frena-gem da própria ponte. Essas cargas são estabeleci-

Todas as cargas devidas à ponte rolantes são trans-mitidas ao pilares, aumentando a solicitação. Nor-malmente as cargas horizontais longitudinais são absorvidas por contraventamentos verticais. A frena-gem transversal é absorvida pelo pilar o que faz com que suas dimensões sejam aumentadas em relação aos carregamentos normais de um galpão. Com isso os pilares dos pórticos passam a apresentar dimen-sões variáveis, com seção mais robusta até o nível da ponte rolante e menor daí até a cobertura.

Devido às grandes cargas que suportam e ao vãoque vencem, as vigas de rolamento apresentam grande altura e são normalmente executadas em perfil de chapas soldadas.

Figura 54

Figura 55

Dependendo do tipo e capacidade das pontes rolan-tes, são exigidas medidas especiais, necessárias para o bom desempenho do equipamento e que deverão ser rigorosamente seguidas pelo projeto de arquitetura. Em vista disso, recomenda-se que

L= largura variável de acordo com o vão de cargaRHT = absorvido pelo pilarRHL = absorvido pelo contraventamento vertical

das por norma e não recebem acréscimo de efeitos dinâmicos.

sejam cuidadosamente consultados os catálogos dos fabricantes das pontes para obtenção dessas medidas.

Figura 56

dimensionamento de estruturas em aço · 3.9 galpões com ponte rolante. página 37. sumário....

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