( PDF ) Avaliação do desempenho de soluções estruturais para galpões industriais leves

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO

Universidade Federal de Ouro Preto-Escola de Minas

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE SOLUÇÕES

ESTRUTURAIS PARA GALPÕES INDUSTRIAIS

LEVES

AUTOR: MICHEL ROQUE CHAVES

Orientador: Prof. Dr. Geraldo Donizetti de Pau

Co-orientador: Prof. Dr. José Luiz Rangel Paes

Dissertação apresentada ao programa de pós-

graduação do Departamento de Engenharia Civil

da Escola de Minas da Universidade Federal de

Ouro Preto, como parte integrante dos requisitos

para obtenção do título de Mestre em Engenharia

Civil, área de concentração: Construção Metálica.

Ouro Preto, 12 Março de 2007

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Catalogação: [email protected]

C512a Chaves, Michel Roque.

Avaliação do desempenho de soluções estruturais para galpões leves

[manuscrito] / Michel Roque Chaves. - 2007.

xv, 125f.: il. color., graf., tabs.

Orientador: Prof. Dr. Geraldo Donizetti de Paula.

Co-orientador: Prof. Dr. José Luiz Rangel Paes.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de

Minas. Departamento de Engenharia Civil. Programa de Pós Graduação em

Engenharia Civil.

Área de concentração: Construção Metálica.

1. Edifícios industriais - Teses. 2. Otimização industrial - Teses.

3. Padrões de desempenho - Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto.

II. Título.

CDU: 624.014

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iii

Aos meus pais, Domingos

e Virginia, minhas irmãs

Juliana e Fabiana, pela

atenção e incentivo

fundamentais à conclusão

deste trabalho.

AGRADECIMENTOS

A Deus, por colocar as pessoas certas no meu caminho e me dar a vida;

Aos meus pais, por terem dado condições para eu chegar aqui;

Ao Prof. Geraldo Donizetti de Paula, pelo incentivo e compreensão;

Ao Prof. José Luiz Rangel Paes, por ser muito mais que um orientador, um educador

na sua essência;

Ao amigo Eng. Ruquerth Cardoso Campos, que muito me ensinou;

Aos colegas e amigos do curso de mestrado, em especial ao José Maria Franco de

Carvalho;

A Universidade Federal de Ouro Preto e Universidade Federal de Viçosa, por terem

me oferecido uma ótima formação;

À empresa Belgo Mineira pelo financiamento deste trabalho.

RESUMO

No projeto de uma estrutura metálica para um galpão industrial existe uma ampla gama de

possibilidades que podem ser adotadas para o arranjo estrutural do edifício. A escolha

racional dos sistemas estruturais é um fator de grande importância para o desenvolvimento de

soluções padronizadas e competitivas. O objetivo deste trabalho é avaliar comparativamente o

desempenho de alguns sistemas estruturais usuais para galpões industriais. Para isso

desenvolve-se um estudo paramétrico considerando pórticos transversais de diversas

tipologias submetidos a carregamentos usuais, com vãos livres variando de 16 a 32 metros.

comuns por meio de simulações computacionais. As tipologias estudadas foram: pórtico de

alma cheia, pórtico com treliça em arco, pórtico com treliça de banzos paralelos, pórtico com

treliça trapezoidal e pórtico com treliça triangular. Neste estudo optou-se por avaliar,

exclusivamente, a influência da tipologia e vão livre no desempenho do pórtico transversal.

Como parâmetro da avaliação da eficiência dos sistemas estruturais foram considerados a taxa

de consumo de aço e a resposta estrutural dos diversos modelos analisados. Os resultados

indicam que os pórticos treliçados apresentam menores taxas de consumo que os pórticos de

alma cheia. Os pórticos com treliça em arco e treliça de banzos paralelos apresentam taxa de

consumo de aço muito parecidas, enquanto os pórticos com treliça trapezoidal apresentam o

melhor resultado sob o ponto de vista da taxa de consumo e resposta estrutural. O estudo

desenvolvido gera subsídios que podem auxiliar a arquitetos e engenheiros a definição de

sistemas estruturais mais adequados para galpões industriais.

Palavras chave: galpões industriais, sistemas estruturais, construções metálicas.

ABSTRACT

In the project of a metallic structure to an industrial hangar there is a wide range of

possibilities that can be adopted for the structural arrangement of the building exists. The

rational choice of the structural systems is a factor of great importance for the development of

standardized solutions and competitive. The objective of this work is to evaluate the acting of

some usual structural systems comparatively for industrial hangars. For that it was grows a

parametric study considering traverse porches of several typologies submitted to usual

shipments, with free empty spaces varying from 16 to 32 meters. common through

computacional simulation. The studied typologies were: porch of full soul, porch with trusses

in arch, porch with trusses of parallel brace members, porch with trapezoidal trusses and

porch with triangular trusses. In this study it was evaluated, exclusively, the influence of the

typology and free empty space in the acting of the traverse porch. As parameter of the

evaluation of the efficiency of the structural systems was considered the rate of consumption

of steel and the structural answer of the several analyzed models. The results indicate that the

trussed porches presents smaller consumption rates than the porches of full soul. The porches

with trusses in arch and trusses of parallel brace members present rate of consumption of steel

very seemed, while the porches with trapezoidal trusses present the best result under the point

of view of the consumption rate and structural answer. The developed study generates

subsidies that can aid architects and engineers the definition of more appropriate structural

systems for industrial hangars.

Key words: industrial hangar, structural systems, metallic construction

vii

Índice

RESUMO ................................................................................................................v

ABSTRACT ................................................................................................................vi

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO....................................................................................1

1.1. Considerações Preliminares ......................................................................................1

1.2. Objetivos ...............................................................................................................4

1.3. Estrutura do Trabalho ...............................................................................................4

CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................5

2.1. Considerações Preliminares .....................................................................................5

2.2. Aspectos Relevantes da Concepção de Galpões Industriais em Aço .........................6

2.3. Considerações sobre o Projeto Estrutural de Galpões Industriais em Aço..................8

2.4. Tipos de Edifícios Industriais....................................................................................9

2.5. Arranjo Estrutural de um Galpão Industrial Leve .....................................................11

2.5.1. Vinculação entre Elementos Estruturais ..........................................................11

2.5.2. Arranjo Estrutural Típico de um Galpão Industrial .........................................12

2.6. Pórticos Transversais ...............................................................................................16

2.6.1. Sistemas Estruturais .......................................................................................16

2.6.2. Pórticos de Alma Cheia ..................................................................................18

2.6.3. Pórticos Treliçados .........................................................................................19

2.7. Estruturas de Estabilização Longitudinal ..................................................................22

2.8. Parâmetros para Avaliação do Sistema Estrutural......................................................23

CAPÍTULO 3 – BASES DO ESTUDO PARAMÉTRICO.............................................27

3.1. Considerações Preliminares ......................................................................................27

3.2. Critérios de Parametrização ......................................................................................28

3.3. Definições dos Modelos ...........................................................................................33

3.3.1. Pórticos de Alma Cheia ..................................................................................33

3.3.2. Pórticos com Treliça em Arco .........................................................................37

3.3.3. Pórticos com Treliça de Banzos Paralelos .......................................................42

3.3.4. Pórticos com Treliça Trapezoidal ...................................................................46

3.3.5. Pórticos com Treliça Triangular .....................................................................50

CAPÍTULO 4 – ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DOS PÓRTICOS

TRANSVERSAIS.............................................................................................54

4.1. Considerações Preliminares ......................................................................................54

4.2. Bases para Análise e Dimensionamento....................................................................55

4.3. Composição das Seções Transversais........................................................................56

viii

4.4. Ações ...............................................................................................................58

4.4.1. sobrecarga de Cobertura..................................................................................58

4.4.2. vento...............................................................................................................59

4.4.2.1. Estudo de Vento Típico para Galpão em Duas Águas ..........................61

4.4.2.2. Estudo de Vento Típico para Galpão em Arco .....................................64

4.5. Combinação de Ações ..............................................................................................67

4.6. Análise dos Modelos Estruturais ..............................................................................67

4.7. Dimensionamento ....................................................................................................73

CAPÍTULO 5 – RESULTADOS E DISCUSSÃO

..........................................................77

5.1. Considerações Preliminares ......................................................................................77

5.2. Representação dos Resultados do Estudo Paramétrico...............................................78

5.3. Comparativo da Taxa de Consumo de Aço................................................................79

5.3.1. Variação da Taxa de Consumo de Aço para um Mesmo Vão Livre .................79

5.3.2. Variação da Taxa de Consumo de Aço para uma Mesma Tipologia ................84

5.4. Deslocamento dos Pórticos Transversais ..................................................................92

5.4.1. Deslocamento para uma Mesma Tipologia .....................................................94

5.4.2. Comparativo dos Deslocamentos Verticais para Todas as Tipologias .............99

5.4.3. Comparativo dos Deslocamentos Horizontais para Todas as Tipologias .........102

5.5. Comparativo da Taxa de Consumo com a Literatura ................................................104

CAPÍTULO 6 – CONSIDERAÇÕES FINAIS ...............................................................106

6.1. Conclusões ...............................................................................................................106

6.2. Sugestões para Trabalhos Futuros .............................................................................108

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...........................................................................109

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR..........................................................................111

ANEXO............................................................................................................................112

Lista de Figuras

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO....................................................................................2

Figura 1.1 – Esquema geral de um galpão industrial de vão simples ..................................2

Figura 1.2 –Esquema geral do arranjo estrutural de um galpão industrial de vão simples ...2

CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................5

Figura 2.1 – Corte esquemático de um galpão industrial (SANTOS, 1977) .......................7

Figura 2.2 – Arranjo estrutural típico de um galpão industrial leve ...................................13

Figura 2.3 – Plano das terças .............................................................................................13

Figura 2.4 – Plano do banzo inferior da treliça do pórtico transversal ................................14

Figura 2.5 – Vista geral de um galpão industrial leve com pórtico treliçado.......................14

Figura 2.6 – Pórticos engastados na base ...........................................................................17

Figura 2.7 – Pórtico rotulado na base.................................................................................17

Figura 2.8 – Pórtico atirantado...........................................................................................18

Figura 2.9 – Pórtico de alma cheia.....................................................................................18

Figura 2.10 – Pórtico com treliça triangular.......................................................................20

Figura 2.11 – Pórtico com treliça em arco..........................................................................20

Figura 2.12 – Pórtico com treliça de banzos paralelos........................................................21

Figura 2.13 – Pórtico com treliça trapezoidal.....................................................................22

Figura 2.14 – Taxa de consumo de aço para galpão leves comuns (MIC/STI, 1986) ..........24

Figura 2.15 – Taxa de consumo de aço para galpão médios (MIC/STI, 1986) ...................24

Figura 2.16 – Consumo de Aço em kg/m² para galpão em pórtico em alma cheia

(D'ALAMBERT, 2004).................................................................................25

CAPÍTULO 3 – BASES DO ESTUDO PARAMÉTRICO.............................................29

Figura 3.1 – Tipologias de pórtico transversal consideradas no estudo paramétrico............29

Figura 3.2 – Sobreposição das tipologias de pórticos de alma cheia (AC)

(dimensões em milímetros)............................................................................30

Figura 3.3 - Sobreposição das tipologias de pórticos com treliça em arco (TA)

(dimensões em milímetros)............................................................................31

Figura 3.4 - Sobreposição das tipologias de pórticos com treliça de banzos paralelos (BP)

(dimensões em milímetros)............................................................................32

Figura 3.5 - Sobreposição das tipologias de pórticos com treliça trapezoidal (TP)

(dimensões em milímetros)............................................................................32

Figura 3.6 - Sobreposição das tipologias de pórticos com treliça triangular (TT)

(dimensões em milímetros) ...........................................................................33

Figura 3.7 – Esquema geral de um galpão industrial formado por pórticos de alma cheia...34

Figura 3.8 – Sistema estrutural dos pórticos de alma cheia ................................................34

Figura 3.9 – Pórtico de alma cheia com vão livre de 16 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................35

Figura 3.10 - Pórtico de alma cheia com vão livre de 20 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................35

Figura 3.11 - Pórtico de alma cheia com vão livre de 24 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................36

Figura 3.12 - Pórtico de alma cheia com vão livre de 28 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................36

Figura 3.13 - Pórtico de alma cheia com vão livre de 32 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................37

Figura 3.14 – Esquema geral de um galpão industrial formado por

pórticos com treliça em arco .........................................................................38

Figura 3.15 – Sistema estrutural do pórtico treliçado em arco ...........................................38

Figura 3.16 - Pórtico com treliça em arco com vão livre de 16 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................39

Figura 3.17 - Pórtico com treliça em arco com vão livre de 20 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................40

Figura 3.18 - Pórtico com treliça em arco com vão livre de 24 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................40

Figura 3.19 - Pórtico com treliça em arco com vão livre de 28 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................41

Figura 3.20 - Pórtico com treliça em arco com vão livre de 32 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................41

Figura 3.21 – Esquema geral de um galpão industrial formado por pórticos

com treliça de banzos paralelos ...................................................................42

Figura 3.22 – Sistema estrutural do pórtico com treliça de banzos paralelos ......................43

Figura 3.23 – Pórtico com treliça de banzos paralelos com vão livre de 16 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................43

Figura 3.24 – Pórtico com treliça de banzos paralelos com vão livre de 20 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................44

Figura 3.25 – Pórtico com treliça de banzos paralelos com vão livre de 24 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................44

Figura 3.26 – Pórtico com treliça de banzos paralelos com vão livre de 28 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................45

Figura 3.27 – Pórtico com treliça de banzos paralelos com vão livre de 32 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................45

Figura 3.28 – Esquema geral de um galpão industrial formado por pórticos

com treliça trapezoidal .................................................................................46

Figura 3.29 – Sistema estrutural do pórtico com treliça trapezoidal ...................................47

Figura 3.30 – Pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 16 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................47

Figura 3.31 - Pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 20 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................48

Figura 3.32 - Pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 24 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................48

Figura 3.33 - Pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 28 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................49

Figura 3.34 - Pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 32 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................49

Figura 3.35 – Esquema geral de um galpão industrial formado por pórticos

com treliça triangular ....................................................................................50

Figura 3.36 – Sistema estrutural do pórtico com treliça triangular .....................................51

Figura 3.37 - Pórtico com treliça triangular com vão livre de 16 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................51

Figura 3.38 - Pórtico com treliça triangular com vão livre de 20 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................52

Figura 3.39 - Pórtico com treliça triangular com vão livre de 24 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................52

Figura 3.40 - Pórtico com treliça triangular com vão livre de 28 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................53

Figura 3.41 - Pórtico com treliça triangular com vão livre de 32 metros

(dimensões em milímetros) ...........................................................................53

CAPÍTULO 4 – ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DOS PÓRTICOS

TRANSVERSAIS.............................................................................................56

Figura 4.1 – Composição das vigas treliçadas ...................................................................56

Figura 4.2 – Delimitação da área abrangida pelo estudo paramétrico nas Isopletas de

velocidade básica V

(m/s) .............................................................................60

Figura 4.3 – Coeficientes de forma externos para as paredes..............................................61

Figura 4.4 – Coeficientes de forma externos para telhado em duas águas ..........................62

Figura 4.5 – Sobreposição dos coeficientes de forma e de pressão

para vento longitudinal (W0°) ......................................................................62

Figura 4.6 – Sobreposição dos coeficientes de forma e de pressão

para vento transversal (W90°) .......................................................................63

Figura 4.7 – Caso de carga para vento longitudinal (W0°) (kN/m²)....................................63

Figura 4.8 – Caso de carga para vento transversal (W90°) (kN/m²)....................................63

Figura 4.9 – Coeficientes de forma externos para as paredes .............................................64

Figura 4.10 – Coeficientes de forma externos para telhado em arco ..................................65

Figura 4.11 – Sobreposição dos coeficientes de forma e de pressão

para vento longitudinal (W0°) ....................................................................65

Figura 4.12 – Sobreposição dos coeficientes de forma e de pressão

para vento transversal (W90°) ...................................................................66

Figura 4.13 – Caso de carga para vento longitudinal (W0°) (kN/m²) .................................66

Figura 4.14 – Caso de carga para vento transversal (W90°) (kN/m²) .................................66

Figura 4.15 – Seções transversais dos elementos que compõem o pórtico com treliça

trapezoidal (TP) com vão livre de 24 metros. .............................................68

Figura 4.16 – Ações devido ao peso próprio de cobertura (G) no pórtico com treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros.......................................................68

Figura 4.17 – Ações devido à sobrecarga de cobertura (Q) no pórtico com treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros ......................................................69

Figura 4.18 – Ações devidas ao vento longitudinal (W0°) no pórtico com treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros .....................................................69

Figura 4.19 – Ações devidas ao vento transversal (W90°) no pórtico com treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros ......................................................70

Figura 4.20 – Vinculação das barras .................................................................................70

Figura 4.21 – Diagrama de Esforços Axiais devido à COMB1 (1,3G + 1,5Q) ...................71

Figura 4.22 – Diagrama de Esforços Axiais devido à COMB2 (1G + 1,4W90°) ................71

Figura 4.23 – Diagrama de Esforços Axiais devido à COMB3 (1G+1,4W0°) ...................72

xii

Figura 4.24 – Diagrama de Momentos Fletores devido à COMB1 (1,3G + 1,5Q) ..............72

Figura 4.25 – Diagrama de Momentos Fletores devido à COMB2 (1G + 1,4W90°) ..........73

Figura 4.26 – Diagrama de Momentos Fletores devido à COMB3 (1G + 1,4W0°) ............73

Figura 4.27 – Verificação preliminar de seções transversais do pórtico

com treliça trapezoidal com vão livre de 24 metros, de

acordo com os critérios da AISC-LRFD/93(AISC,1993) ...........................74

Figura 4.28 – Verificação preliminar de uma diagonal da treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros, identificada

por meio de um círculo na Figura 4.29, no SAP2000 .................................75

Figura 4.29 – Verificação final de uma diagonal da treliça trapezoidal

com vão livre de 24 metros, identificada por meio de

um círculo na Figura 4.29, no DESMET ...................................................76

CAPÍTULO 5 – RESULTADOS E DISCUSSÃO ..........................................................79

Figura 5.1 – Seções transversais dos elementos que compõem o pórtico com treliça

trapezoidal (TP) com vão livre de 24 metros..................................................79

Figura 5.2 – Taxa de consumo aço para vão livre 16 metros ..............................................80

Figura 5.3 – Taxa de consumo aço para vão livre 20 metros ..............................................80

Figura 5.4 – Taxa de consumo aço para vão livre 24 metros .............................................81

Figura 5.5 – Taxa de consumo aço para vão livre 28 metros .............................................81

Figura 5.6 – Taxa de consumo aço para vão livre 32 metros .............................................82

Figura 5.7 – Taxa de consumo aço para os vãos livres considerados,

em função das tipologias ..............................................................................83

Figura 5.8 – Taxa de consumo de aço para pórtico de alma cheia (AC) .............................85

Figura 5.9 – Taxa de consumo de aço para pórtico com treliça em arco (TA) ....................85

Figura 5.10 – Taxa consumo de aço para pórtico com treliça de banzos paralelos (BP) .....86

Figura 5.11 – Taxa de consumo de aço para pórtico com treliça trapezoidal (TP)...............86

Figura 5.12 – Taxa de consumo de aço para pórtico com treliça triangular (TT) ................87

Figura 5.13 – Taxa de consumo aço para todos os vãos livres e tipologias ........................88

Figura 5.14 – Linha de tendência de consumo de aço para pórtico de alma cheia ..............90

Figura 5.15 – Linha de tendência de consumo de aço para pórtico com treliça em arco .....90

Figura 5.16 – Linha de tendência de consumo de aço para pórtico com

treliça em banzos paralelos ...........................................................................91

Figura 5.17 – Linha de tendência de consumo de aço para pórtico com

treliça trapezoidal .........................................................................................91

Figura 5.18 – Linha de tendência de consumo de aço para pórtico com

treliça triangular ...........................................................................................92

Figura 5.19 – Deslocamento vertical típico de um pórtico com

treliça trapezoidal (TP) .................................................................................93

Figura 5.20 – Deslocamento horizontal típico de um pórtico com

treliça trapezoidal (TP) .................................................................................93

Figura 5.21 – Deslocamentos do pórtico de alma cheia .....................................................94

Figura 5.22 – Deslocamentos do pórtico com treliça em arco ............................................95

Figura 5.23 – Deslocamentos do pórtico com treliça de banzos paralelos ..........................96

Figura 5.24 – Deslocamentos do pórtico com treliça trapezoidal .......................................97

Figura 5.25 – Deslocamentos do pórtico com treliça triangular .........................................98

xiii

Figura 5.26 – Comparativo dos deslocamentos verticais para as diversas tipologias

(pórticos treliçados formados por perfil TE eletro-soldado) ..........................99

Figura 5.27 – Comparativo dos deslocamentos verticais para as diversas tipologias

(pórticos treliçados formados por cantoneira dupla) ......................................100

Figura 5.28 – Comparativo dos deslocamentos horizontais para as diversas tipologias

(pórticos treliçados formados por perfil TE eletro-soldado) ..........................102

Figura 5.29 – Comparativo dos deslocamentos horizontais para as diversas tipologias

(pórticos treliçados formados por cantoneira dupla) ......................................103

Figura 5.30 – Comparativo do consumo de aço para galpão em pórtico de alma cheia. .....105

xiv

Lista de Tabelas

CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................26

Tabela 2.1 – Composição dos estágios de ações (D'ALAMBERT, 2004) .........................26

CAPÍTULO 4 – ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DOS PÓRTICOS

TRANSVERSAIS.............................................................................................57

Tabela 4.1 – Propriedades mecânicas de seções transversais .............................................57

Tabela 4.2 – Seções equivalentes da viga de cobertura e esbeltezes

dos elementos comprimidos ...........................................................................57

CAPÍTULO 5 – RESULTADOS E DISCUSSÃO ..........................................................78

Tabela 5.1 – Lista de material para pórtico com treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros.........................................................78

INTRODUÇÃO

1.1. Considerações Preliminares

Dentre os diversos aspectos relacionados à construção metálica, destacam-se a maior

resistência mecânica do aço quando comparada às dos outros materiais, a eficiência de uma

construção industrializada, a flexibilidade das soluções arquitetônicas e estruturais, a

facilidade de montagem e desmontagem, além da facilidade de reforço e ampliação. Como

conseqüências diretas destas características, podem-se obter ganhos como alívio das

fundações, aumento do espaço útil da construção, redução do tempo de construção e redução

da área de canteiro de obras, entre outros.

Devidos aos diversos aspectos positivos identificados na construção metálica, é cada

vez mais freqüente o interesse pelos edifícios em estrutura de aço no Brasil. O interesse pelos

galpões industriais em aço é cada vez maior.

Geralmente, um galpão industrial é um edifício de um único pavimento com grande

área construida (Figura 1.1 e 1.2), destinada a diversas finalidades como pequenas fábricas,

depósitos, academias, ginásios, garagens, dentre outros.

     

Nas Figuras 1.1 e 1.2 apresentam-se esquemas gerais de um galpão industrial de vão

simples, com cobertura em duas águas.

Figura 1.1 - Esquema geral de um galpão industrial de vão simples

Figura 1.2 - Esquema geral do arranjo estrutural de um galpão industrial de vão simples

     

Nos últimos anos, o mercado competitivo entre as empresas de engenharia aumentou a

preocupação com a redução de custos dos empreendimentos. Atualmente a otimização de

estruturas tem se mostrado uma ferramenta muito eficaz para tornar as empresas mais

competitivas num mercado globalizado. A otimização pode ser entendida como uma maneira

hábil de se identificar a melhor solução dentre as inúmeras disponíveis.

O grande desenvolvimento dos softwares para projeto estrutural e a utilização maciça

de computadores nos escritórios de engenharia aumentaram a velocidade e a eficiência da

atividade de projeto. A necessidade de redução de custos faz com que seja cada vez mais

necessário explorar as diversas ferramentas tecnológicas disponíveis para buscar soluções

mais racionais e competitivas dentre as diversas opções estruturais possíveis.

O projeto de uma estrutura é um processo que envolve diversas etapas como a

definição do sistema estrutural, a identificação e quantificação de ações, a definição de

condições de contorno, a escolha de materiais, a análise estrutural, o dimensionamento de

seções transversais, o detalhamento, as especificações, etc. O resultado final representa uma

síntese de decisões que são tomadas ao longo do desenvolvimento do projeto, em função de

uma série de opções consideradas para cada assunto relacionado ao projeto.

No projeto de uma estrutura metálica para um galpão industrial existe uma ampla

gama de possibilidades que podem ser adotadas para o arranjo estrutural do edifício.

Normalmente, o engenheiro deve ser capaz de definir a solução mais adequada para o arranjo

estrutural dentre as diversas soluções possíveis, mesmo sem realizar inúmeras simulações de

projeto. Até algum tempo atrás, isso só era viável com base em uma grande experiência do

profissional. O avanço da informática torna possível simular o comportamento de diversos

modelos estruturais antes de se tomar uma decisão final sobre a tipologia estrutural a ser

adotada.

No caso específico do projeto de galpões industriais nota-se que o conhecimento que

permite uma tomada de decisão quanto à tipologia estrutural mais adequada ainda não é um

assunto amplamente difundido no meio técnico da engenharia. Os arquitetos se ressentem

ainda mais da falta dessas indicações para a concepção de galpões industriais em geral.

Neste trabalho aborda-se uma avaliação de tipologias estruturais usuais aplicáveis aos

galpões industriais. A partir do seu desenvolvimento, espera-se contribuir com engenheiros e

arquitetos na seleção de sistemas estruturais mais adequados para concepção desses edifícios.

Tendo em vista o grande interesse atual pela industrialização da fabricação de galpões

em aço, a escolha racional dos sistemas estruturais é um fator de grande importância para o

desenvolvimento de soluções padronizadas competitivas.

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1.2. Objetivos

O objetivo principal deste trabalho é avaliar o desempenho de algumas soluções

estruturais usuais utilizadas em galpões industriais.

Para alcançar esse objetivo estabelecem-se alguns objetivos específicos:

• apresentar as concepções de tipologias comuns para galpões industriais leves;

• analisar e dimensionar os modelos estruturais;

• determinar a taxa de consumo de aço para cada modelo;

•

comparar a taxa de consumo de aço e a resposta estrutural dos diversos modelos

analisados;

•

avaliar a eficiência estrutural das tipologias propostas.

1.3. Estrutura do Trabalho

Esta dissertação está estruturada em seis capítulos, nos quais se apresenta o

desenvolvimento do trabalho de pesquisa realizado, os resultados obtidos e a discussão sobre

os mesmos.

No Capítulo 2 apresenta-se a revisão bibliográfica, no qual se oferece uma visão geral

sobre a concepção de galpões industriais, uma discussão sobre os arranjos estruturais

utilizados e as principais tipologias de pórticos transversais, que constituem a estrutura

principal desses edifícios. Ainda neste capítulo apresentam-se alguns parâmetros para

comparação entre sistemas estruturais.

No Capítulo 3 apresentam-se as bases do estudo paramétrico desenvolvido neste

trabalho, considerando-se os sistemas estruturais utilizados com maior freqüência nesses

edifícios.

O Capítulo 4 aborda a análise e o dimensionamento dos modelos definidos no

Capítulo 3 para o estudo paramétrico.

No Capítulo 5 apresentam-se os resultados do estudo realizado e uma discussão sobre

os mesmos.

A parte final deste trabalho é constituída pelo Capítulo 6 - Conclusões e Sugestões,

que diz respeito às diversas considerações feitas sobre os resultados obtidos no trabalho, bem

como algumas recomendações propostas para futuras pesquisas sobre o assunto.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Considerações Preliminares

Geralmente, os galpões industriais são construções de um único pavimento que se

estendem por grandes áreas e são constituídos por pórticos planos regularmente espaçados

com cobertura na parte superior e fechamento lateral.

Um galpão industrial pode ser construído com diversos materiais, como aço, madeira,

concreto e alumínio. Pode-se utilizar esses materiais isoladamente ou em conjunto. Já há

algum tempo, o aço é o material mpais utilizado para construção de edifícios industriais no

Brasil, devido às vantagens econômicas e construtivas que oferece. Atualmente esta solução

divide espaço com os galpões pré-fabricados de concreto, que se tornaram competitivos nos

últimos anos.

Neste capítulo apresentam-se alguns aspectos do projeto de edifícios industriais em

aço, os sistemas estruturais encontrados com maior freqüência e uma descrição das estruturas

principais e de estabilização mais utilizadas.

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2.2. Aspectos Relevantes da Concepção de Galpões Industriais em Aço

De acordo com o Manual Brasileiro para Cálculo de Estruturas Metálicas (MIC/STI,

1986), os galpões industriais são, geralmente, construções de um pavimento, com a finalidade

de fechar e cobrir grandes áreas, protegendo as instalações, os produtos armazenados ou,

simplesmente, fornecendo abrigo em relação às condições climáticas externas. Destinam-se a

diversos fins, como fábricas, almoxarifado, feiras, estádios, hangares, etc.

No projeto de galpões industriais, devem ser considerados os seguintes parâmetros:

 disposição e dimensões dos equipamentos que serão abrigados;

 movimentação de cargas;

 circulação interna;

 iluminação natural e artificial;

 ventilação;

 condições e tipo de terreno.

Deve-se considerar também a possibilidade de ampliação e modificações futuras e,

eventualmente, de aquecimento ou resfriamento de ar, de forma a garantir adequadas

condições de trabalho (higiene, segurança e conforto) no interior do edifício.

Em função dos diversos aspectos que devem ser considerados, nota-se que a

elaboração do projeto de galpões industriais exige um planejamento global cuidadoso.

De acordo com o “Steel Design Guide nº7 - Industrial Buildings", publicado pelo

AISC (FISHER, 1993), a maioria dos edifícios industriais tem como finalidade abrigar ou

encobrir uma área para estocagem ou produção. O projeto de um edifício industrial pode

parecer logicamente um campo de atuação exclusivo do engenheiro estrutural. No entanto, é

fundamental notar que a maioria dos edifícios industriais requer muito mais do que projeto

estrutural.

Segundo SCHULTE et al. (1978), a função básica dos galpões leves em duas águas é a

de transmitir aos pilares, através das tesouras, as cargas resultantes do peso próprio e as

provenientes da cobertura.

Segundo SANTOS (1977), galpões industriais são edifícios projetados adequadamente

para a instalação de atividades do tipo industrial como: fábricas, oficinas, depósitos, etc. De

grande importância é o estudo detalhado dos edifícios industriais, pois sua disposição

estrutural e arquitetônica, plenamente funcional, é condição fundamental para a eficiência do

trabalho a ser desenvolvido e para o êxito da produção.

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Os edifícios industriais atuais geralmente apresentam planta retangular e possuem

somente um pavimento. Cada vez é mais freqüente a existência de mezaninos ou pequenas

construções acopladas no seu interior, destinadas a sanitários, escritórios, refeitórios,

laboratórios, etc. (Figura 2.1).

Figura 2.1 – Corte esquemático de um galpão industrial (SANTOS, 1977)

Na fabricação dos galpões em estrutura de aço são utilizados perfis laminados,

soldados e conformados a frio. O galpão industrial formado por estes materiais pode ser

fabricado e montado no local da obra ou fabricado em partes no pátio de uma empresa

especializada e, posteriormente, levado para o local onde será montado.

Uma das características mais marcantes dos galpões industriais em aço é a

possibilidade de industrializar o processo de fabricação. A industrialização torna-se viável

desde que exista uma padronização de elementos estruturais que seja compatível com os

equipamentos disponíveis na empresa fabricante, o que garantirá rapidez, segurança e

economia no processo de fabricação.

Um galpão industrial de porte médio em aço com sistema estrutural em pórticos

treliçados pode requerer milhares de elementos estruturais. Se esses elementos estruturais

forem diferentes, não será possível tirar proveito da industrialização do processo de fabricação

dos mesmos. Portanto, para que seja viável industrializar a fabricação de uma estrutura de um

galpão industrial, torna-se necessário padronizar elementos estruturais, de forma a se obter o

maior número possível de peças com as mesmas características, sem perder de vista o critério

econômico.

A modulação arquitetônica é uma técnica de elaboração de projetos muito adequada à

construção metálica, visto que permite a obtenção de diversos elementos estruturais com as

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mesmas características geométricas numa mesma obra. Isto favorece bastante o processo de

fabricação, podendo-se alcançar níveis elevados de racionalização e industrialização. O

módulo fundamental utilizado na construção metálica é uma medida básica que geralmente

está relacionada à dimensão da chapa padrão (12 metros) e se repete integral ou parcialmente

em toda a estrutura.

No caso de galpões industriais, a modulação pode ser aplicada desde o espaçamento

entre pórticos planos principais até detalhes construtivos menores. A utilização de vigas e

colunas de mesmas características geométricas proporciona uma redução no detalhamento da

estrutura e racionaliza o trabalho na oficina, permitindo um bom nível de industrialização do

processo de fabricação.

2.3. Considerações sobre o Projeto Estrutural de Galpões Industriais em Aço

Tendo como referência uma solução em concreto armado, uma estrutura de aço

apresenta uma grande vantagem no que se refere ao peso próprio e à resistência mecânica.

Nas estruturas de aço, a influência do peso próprio é bem menor do que a de outras ações. O

peso próprio pode ser avaliado de modo aproximado e pequenas variações do mesmo não

exercem uma influência significativa no resultado final. Por outro lado, certos efeitos que

pouco influem no dimensionamento de uma estrutura de concreto armado podem obrigar a

sensíveis mudanças no dimensionamento final de uma estrutura de aço.

Dois exemplos podem ilustrar esses conceitos:

a) uma cobertura plana feita com estrutura de aço pesa cerca de 0,15 a 0,30 kN/m². O

peso de uma estrutura de concreto armado situa-se entre 2 a 3 kN/m². A título de comparação,

a sobrecarga de cobertura prevista pela NBR 8800 (ABNT, 2006), de 0,25 kN/m², representa

em torno de 40% da combinação entre peso próprio e sobrecarga de cobertura (G+Q) para

uma estrutura de aço. Enquanto isso, para uma estrutura de concreto armado, a mesma

sobrecarga representa cerca de 10% do total da combinação de ações.

b) sobre a mesma cobertura citada, a ação do vento pode gerar uma sucção da ordem

de 0,30 a 0,70 kN/m². Tal efeito é geralmente desprezado em uma estrutura de concreto

armado devido à magnitude de seu peso próprio, que atua em direção oposta.

Em função do reduzido peso próprio, numa estrutura de aço freqüentemente se verifica

uma inversão de sinais nas solicitações que ocorrem nos elementos estruturais. Por exemplo,

se a cobertura for treliçada, o banzo inferior, normalmente tracionado, poderá ser comprimido

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e daí ficar sujeito a fenômenos de instabilidade. Se a esbeltez do banzo inferior for grande,

uma solicitação de compressão de pequena magnitude poderá se tornar o fator condicionante

do dimensionamento, até mesmo anulando os efeitos da tração.

2.4. Tipos de Edifícios Industriais

Diversos autores (MIC/STI, 1986; PINHO, 2005, BELLEI, 2006) apresentam

classificações distintas para os galpões industriais, na tentativa de sistematizar as diversas

possibilidades construtivas deste tipo de edificação.

Segundo o Manual Brasileiro para Cálculo de Estruturas Metálicas (MIC/STI, 1986),

os sistemas estruturais dos galpões industriais são escolhidos em função da finalidade a que se

destinam, das suas dimensões principais e do tipo do terreno. Para facilitar o entendimento, os

galpões podem ser agrupados quanto à:

a) estrutura principal:

 pórticos simples;

 pórticos múltiplos;

 estruturas especiais.

b) cobertura:

 cobertura plana (horizontal ou inclinada);

 cobertura dentada (sheds);

 cobertura em arco.

Segundo BELLEI (2006), os edifícios industriais podem ser classificados em:

 estruturas de vãos simples;

 estruturas de vãos múltiplos.

PINHO (2005) apresenta dois tipos básicos de galpões em pórticos, definidos em

função do tipo de estrutura transversal portante:

 pórticos de alma cheia;

 pórticos treliçados.

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Nos pórticos de alma cheia se utilizam perfis laminados ou soldados de grandes

dimensões como elementos principais da estrutura, enquanto nos pórticos treliçados, se

empregam perfis menores formando reticulados em treliça para compor os elementos

principais da estrutura.

Este mesmo autor (PINHO, 2005) apresenta ainda uma outra classificação dos

edifícios industriais em função da presença de pontes rolantes, equipamentos comumente

utilizados nos edifícios industriais:

 galpões sem ponte rolante;

 galpões com ponte rolante.

Os galpões sem ponte rolante são usualmente empregados em coberturas para diversas

finalidades, desde pequenas instalações comerciais até ginásios poliesportivos de grandes

vãos. Nestas estruturas, a carga predominante é o vento, visto que nas mesmas se utilizam

normalmente telhas metálicas de pouco peso. Os galpões com ponte rolante são mais

complexos porque exigem apoio para o caminho de rolamento da mesma. Nestes casos, a

carga predominante é a da ponte rolante, que introduz forças verticais, horizontais e impactos

que devem ser resistidos pelos pórticos, mantendo-se sempre os deslocamentos máximos

dentro dos limites admissíveis para a operação da ponte.

Com base nas classificações anteriores, para efeito de sistematização neste trabalho

propõe-se uma nova classificação para os galpões industriais:

 edifícios com vãos simples:

- cobertura em uma água;

- cobertura em duas águas;

- cobertura em arco;

 estruturas com vãos múltiplos:

- cobertura em múltiplos de uma água;

- cobertura em múltiplos de duas águas;

 edifícios com estruturas especiais:

- estruturas reticuladas espaciais;

- outras estruturas especiais.

De acordo com a classificação proposta, os galpões podem ou não ter pontes rolantes e

podem ou não ser de alma cheia ou em treliça em função das necessidades impostas no

projeto.

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Neste trabalho trata-se exclusivamente da avaliação do comportamento estrutural de

edifícios industriais com vãos simples, com cobertura em duas águas ou em arco, sem ponte

rolante. Para efeitos de referência, esses galpões serão denominados galpões industriais leves,

termo este utilizado em algumas referências bibliográficas para edifícios industriais sem ponte

rolante ou com pontes de pequena capacidade (até 50kN).

2.5. Arranjo Estrutural de um Galpão Industrial Leve

2.5.1. Vinculação entre Elementos Estruturais

Devido às amplas possibilidades de concepção, são muitos os sistemas estruturais que

podem ser empregados no projeto de galpões industriais em aço. No entanto,

independentemente do tipo de galpão, podem-se faitas algumas considerações de caráter geral

sobre as vinculações entre elementos estruturais usualmente utilizados nesses edifícios.

Uma estrutura de aço é o resultado da montagem de um conjunto de elementos

estruturais que são fabricados a partir de perfis e chapas metálicas produzidas na usinas

siderúrgicas.

Devido a todo o processo necessário para obtenção do produto final, uma estrutura

metálica apresenta características particulares que a diferencia de uma estrutura de concreto

convencional.

Uma estrutura de concreto moldado in loco é predominantemente monolítica e

fortemente hiperestática. Num nó de uma estrutura de concreto armado onde se unem uma

viga e um pilar, a rigidez da ligação é muito grande, de tal forma que pode-se considerar a

existência de uma ligação rígida, ou seja, aquela que tem capacidade de transmitir esforços

normais, cortantes e momentos fletores. Quando não se deseja transmitir momentos fletores

através dos nós de uma estrutura de concreto é necessário introduzir um artifício tecnológico

ou construtivo.

Ao contrário da estrutura de concreto convencional, a estrutura de aço nasce da

montagem de diversos elementos e o grau de vinculação entre as várias peças que a compõem

pode ser controlado introduzindo artifícios construtivos, o que possibilita uma maior

flexibilidade da escolha do sistema estrutural. Por estes aspectos, a tipologia de uma estrutura

de aço é fortemente influenciada pela seqüência de produção, sendo inteiramente diferente de

uma estrutura de concreto moldada in loco.

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Principalmente devido à necessidade de facilitar o processo de montagem e torná-lo

mais rápido, é necessário simplificar as ligações, o que faz com que o grau de vinculação

entre os elementos estruturais seja o menor possível.

De uma forma geral, as estruturas possuem um caráter tridimensional, mesmo que

possam ser decompostas em sub-estruturas planas para efeito de representação e análise. Os

efeitos de instabilidade devem ser analisados tanto no plano das estruturas principais, quanto

fora dele.

A título de exemplo, quando os pilares são engastados na base, as tesouras de

cobertura que compõem a estrutura principal podem ser ligadas aos mesmos através de

ligações flexíveis, ou seja, que não transmitem momentos fletores. Entretanto, se os pilares

forem articulados nas bases, as tesouras de cobertura deverão ser ligadas nas extremidades

superiores dos mesmos por meio de ligações rígidas, a fim de que os pórticos transversais

formados por esses elementos não fiquem hipostáticos (SANTOS, 1977).

O reduzido grau de vinculação entre elementos estruturais nas estruturas metálicas

normalmente leva ao surgimento de estruturas hipostáticas fora do plano da estrutura

principal. Para eliminar esta hipostaticidade se utilizam estruturas de estabilização

longitudinal, como os sistemas de contraventamento.

2.5.2. Arranjo Estrutural Típico de um Galpão Industrial

Nas Figuras 2.2 a 2.5 apresentam-se alguns esquemas que representam o arranjo

estrutural típico de um galpão industrial, nos quais pode-se identificar os seguintes

componentes:

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Figura 2.2 – Arranjo estrutural típico de um galpão industrial leve

Figura 2.3 – Plano das terças

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Figura 2.4 – Plano do banzo inferior da treliça do pórtico transversal

Figura 2.5 – Vista geral de um galpão industrial leve com pórtico treliçado

a) pórticos transversais (colunas e tesoura)

Constitui a estrutura principal que suporta as ações transversais que atuam na

construção, transmitindo-as até as fundações. É constituído pelas colunas e pela viga de

cobertura, também denominada tesoura, que pode ser de alma cheia ou treliçada, com seção

constante ou variável.

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b) cobertura e tapamento lateral

Tem por objetivo fechar a construção, protegendo o seu interior das intempéries.

Usualmente, o fechamento da cobertura é feito com telhas metálicas (de aço ou de alumínio).

Por outro lado, no tapamento lateral utilizam-se telhas metálicas ou alvenaria.

c) terças

São vigas situadas na cobertura, que têm por função principal apoiar as telhas da

cobertura e transmitir as ações nelas impostas (sobrecargas, vento, etc) para as tesouras dos

pórticos transversais. Geralmente, são constituidas por perfis metálicos conformados a frio ou

laminados. Denominam-se escoras (do beiral ou da cobertura) as terças que além de

suportarem as telhas, funcionam como montantes do contraventamento.

d) travessas ou longarinas

São vigas formadas por perfis conformados a frio ou laminados que tem por função

apoiar o tapamento lateral, recebendo as cargas aplicadas nestes e transmitindo-as para as

colunas.

e) tirantes

São elementos estruturais que trabalham essencialmente à tração e, em geral, são

constituídos por barras redondas. Dentre as diversas utilizações dos tirantes nas estruturas

metálicas, podem destacar aquelas onde este tipo de elemento é empregado com finalidade de

reduzir o vão das terças e das travessas, ou ainda, colaborar como elemento resistente em um

pórtico transversal.

f) barras rígidas

São barras solicitadas a esforços de compressão, formadas normalmente por

cantoneiras simples ou duplas ou perfis laminados tipo I. Podem atuar como elementos de

travamento do banzo inferior (Figura 2.4).

g) contraventamentos

São elementos que formam as estruturas de estabilização longitudinal dos galpões

industriais. Geralmente, os contraventamentos de cobertura formam treliças dispostas no

plano das terças, que juntamente com os contraventamentos laterais, absorvem as ações

longitudinais que atuam na estrutura trasmitindo-as para as fundações, garantindo assim a

estabilidade longitudinal da construção. Normalmente, os contraventamentos utilizados em

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galpões industriais são dispostos em forma de "X" e no seu dimensionamento despreza-se a

resistência das diagonais comprimidas.

A escolha do tipo de pórtico transversal (em alma cheia ou treliçado), associado a

outros parâmetros como a distância entre pórticos, define o arranjo estrutural de um galpão

industrial. Este arranjo deve ser ajustado para se obter a estrutura que melhor atenda a um

conjunto de aspectos do caso em análise, sem perder de vista a importância de se conseguir

uma solução segura e econômica, levando-se em consideração o peso total da estrutura.

A distância entre pórticos transversais é geralmente condicionada pela finalidade do

galpão. Não havendo restrições, escolhe-se o espaçamento que conduz à maior economia no

custo global de terças e vigas de cobertura.

Espaçamentos menores entre pórticos transversais favorecem os elementos

secundários de cobertura e tapamento (terças e travessas), reduzem as cargas em cada pórtico,

mas aumentam o número de pórticos e, consequentemente, o número de bases e fundações.

Espaçamentos maiores aumentam os elementos secundários da cobertura, mas, por outro lado,

reduzem o número de pórticos e de fundações. Quando o espaçamento entre as colunas é

muito grande, torna-se mais econômico o uso de vigas de cobertura intermediárias, apoiadas

em vigas longitudinais nos beirais e, às vezes, também na cumeeira.

O banzo superior da treliça ou a mesa superior da viga de alma cheia que compõem a

tesoura devem ser preferencialmente paralelos à cobertura. A inclinação da cobertura é função

do material empregado para o cobrimento ou do efeito estético que se deseja obter, respeitada

a declividade mínima permitida para o material utilizado.

De maneira mais ampla, a análise do arranjo estrutural deve ser feita considerando-se a

interação entre os aspectos construtivos da estrutura como um todo e das fundações.

2.6. Pórticos Transversais

2.6.1. Sistemas Estruturais

Existem amplas possibilidades para composição dos sistemas estruturais dos pórticos

transversais que compõem os galpões industriais leves de vãos simples. Uma variação

importante se refere à viga de cobertura, que pode ser de alma cheia ou treliçada. Em função

da tipologia da viga de cobertura podem-se adotar ligações rígidas ou flexíveis entre as

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extremidades dessas vigas e os pilares que compõem o pórtico principal, proporcionando uma

maior ou menor continuidade entre esses elementos estruturais. Outra variação comumente

explorada consiste na alteração do vínculo das colunas com as bases, o que altera

fundamentalmente os esforços transmitidos para as fundações e a deslocabilidade horizontal

da estrutura.

Quando o terreno de fundação apresenta boa capacidade de suporte, o melhor sistema

estático consiste no pórtico engastado nas bases (Figura 2.6), que permite uma melhor

redistribuição de esforços na estrutura e um dimensionamento mais econômico, além de

apresentar maior facilidade de montagem.

Figura 2.6 – Pórticos engastados na base

(a) viga de cobertura bi-rotulada, (b) viga de cobertura rigidamente ligada às colunas

Os pórticos rotulados nas bases (Figura 2.7) levam à obtenção de fundações mais

econômicas se comparados ao caso dos pórticos engastados na base, favorecendo a

implantação dessas estruturas em terrenos de baixa capacidade de suporte. Por outro lado, a

adoção de rótulas nas bases faz com que os esforços na estrutura sejam de maior magnitude

do que no caso de bases engastadas e que a estrutura apresente maior deslocamento

horizontal.

Figura 2.7 – Pórtico rotulado na base

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Quando o vão livre do pórtico é muito grande, torna-se econômica a utilização de viga

de cobertura com tirante (Figura 2.8). Com a colocação de tirantes, os deslocamentos

horizontais e os momentos nas colunas são reduzidos. São indicados para inclinações maiores

que 15°. No entanto, em determinados casos os tirantes podem ser um obstáculo indesejável.

Figura 2.8 – Pórtico atirantado

2.6.2. Pórticos de Alma Cheia

Um pórtico transversal de alma cheia é formado pelas colunas e viga de cobertura em

alma cheia. As principais vantagens das vigas de cobertura de alma cheia são: o aspecto

estético, a pequena altura do elemento estrutural, a facilidade de limpeza, pintura e

conservação. Na Figura 2.9 apresenta-se um esquema típico de um galpão em pórtico de alma

cheia.

Figura 2.9 – Pórtico de alma cheia

O galpão constituído por pórtico transversal de alma cheia é o sistema estrutural que

apresenta a melhor eficiência no processo de fabricação, pois possui um número reduzido de

elementos e ligações, conduzindo a um tempo de fabricação inferior ao dos sistemas

treliçados. Além disso, o pórtico transversal de alma cheia apresenta boa eficiência no

processo de montagem por ter um reduzido número de peças e ligações, o que leva a um

canteiro de obras mais organizado e a um tempo de montagem menor.

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No projeto de vigas de cobertura em alma cheia geralmente utilizam-se perfis

laminados ou soldados de inércia constante ao longo de todo o vão. O menor peso de uma

viga de cobertura de alma cheia é conseguida com a adoção de perfis de inércia variável.

A utilização de vigas de cobertura de alma cheia no Brasil era limitada até poucos

anos atrás, devido à falta de perfis de alma cheia de pequenas dimensões e boa relação

inércia/peso. Esta limitação foi amplamente superada com a atual disponibilidade de perfis

laminados e soldados de pequenas dimensões no mercado brasileiro. No entanto, em alguns

casos continua a haver dificuldades em obter bitolas.

2.6.3. Pórticos Treliçados

Um pórtico transversal treliçado é formado pelas colunas e viga de cobertura treliçada.

As principais vantagens das vigas de cobertura treliçadas são: a eficiência estrutural, as

amplas possibilidades de composição das treliças e a simplicidade dos equipamentos

necessários para a fabricação.

As vigas de cobertura treliçadas podem ou não ter continuidade com as colunas do

pórtico. Esta continuidade está intimamente relacionada à tipologia da viga treliçada e ao tipo

de ligação das vigas com os pilares.

A - Pórtico com treliça triangular (TT)

As treliças triangulares (Figura 2.10) são utilizadas para pequenos vãos. Devido ao

pequeno ângulo formado junto aos apoios, apresentam grandes esforços nas barras do banzo

superior próximo a esses pontos, além de levar à adoção de detalhes construtivos

desfavoráveis.

A ligação das extremidades da treliça com a coluna é naturalmente rotulada devido ao

afunilamento produzido pelo arranjo das barras, o que faz com que a viga esteja biapoiada

sobre as colunas. Portanto, a viga treliçada triangular é responsável por suportar sozinha todas

as ações provenientes da cobertura e não contribui para o enrijecimento do pórtico transversal,

o que reduz significativamente a eficiência estrutural.

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Figura 2.10 – Pórtico com treliça triangular

B - Pórtico com treliça em arco (TA)

Uma cobertura em curva pode ser projetada em arco conectado às colunas (Figura

2.11) ou em arco vencendo todo o vão, sem colunas. Os sistemas estruturais mais empregados

no caso de arco conectado às colunas são o arco contínuo com as colunas e o arco

simplesmente apoiados sobre as colunas.

Figura 2.11 – Pórtico com treliça em arco

O arco atirantado é muito econômico quando os carregamentos verticais na direção da

gravidade são predominantes. No entanto, deve-se sempre verificar o comportamento da

estrutura para os casos onde ocorrem inversão do carregamento, visto que nestes casos o arco

tende a se fechar e o tirante não mais terá função estrutural. Nesses casos o tirante deverá ser

desconsiderado na análise.

Normalmente, a treliça em arco apresenta banzos paralelos, fazendo com que as

diagonais e montantes sejam do mesmo comprimento.

O processo de fabricação dos pórticos com treliça em arco é mais trabalhoso que nos

casos de treliças de duas águas, visto que é necessário fazer um gabarito para dar a forma de

arco para os banzos que compõem a treliça, aumentando o tempo de fabricação. Uma outra

opção é usar uma calandra para modelar o perfil, apesar de ainda não ser um equipamento

corriqueiro nas fábricas de estruturas metálicas de pequeno e médio porte no Brasil.

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Quando submetida a ações verticais, a treliça em arco introduz esforços horizontais

significativos no topo das colunas, o que geralmente requer a utilização de perfis mais

pesados nas colunas para se garantir que os limites de deslocamento horizontal sejam

atendidos.

C - Pórtico com treliça de banzos paralelos (BP)

As treliças de banzos paralelos (Figura 2.12) apresentam diagonais e montantes de

mesmo comprimento, o que permite padronizar os elementos estruturais e proporciona uma

grande racionalização do processo de fabricação.

Esse sistema apresenta um desempenho estrutural parecido com o pórtico treliçado em

arco, visto que também introduz esforços horizontais significativos no topo das colunas.

Figura 2.12 – Pórtico com treliça de banzos paralelos

D - Pórtico com treliça trapezoidal (TP)

As treliças trapezoidais (Figura 2.13) apresentam bom desempenho estrutural visto

que podem ser conectadas de forma contínua com as colunas do pórtico. A ligação da

extremidade da treliça com a coluna forma um binário que garante um determinado grau de

rigidez entre a viga de cobertura e a coluna do pórtico transversal. Essa continuidade

proporciona uma redistribuição de esforços entre a viga e a coluna, melhorando o

desempenho do sistema estrutural.

Figura 2.13 – Pórtico com treliça trapezoidal

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2.7. Estruturas de Estabilização Longitudinal

No projeto de um galpão industrial leve é necessário adotar medidas que garantam a

estabilidade espacial da estrutura. A estabilidade no sentido transversal do edifício é garantida

pela existência de pórticos planos transversais. Normalmente, a estabilidade fora do plano da

estrutura principal (pórtico transversal), ou seja, na direção longitudinal do galpão, é

conseguida com a utilização de estruturas de estabilização longitudinal.

No caso de galpões industriais leves, geralmente se utilizam contraventamentos

horizontais (dispostos no plano da cobertura) e verticais (dispostos nas laterais do edifício)

para se conseguir a estabilização longitudinal da estrutura.

As forças resultantes da ação do vento nas fachadas laterais e outras forças horizontais

transversais são transferidas às fundações pelos pórticos transversais. As forças horizontais

longitudinais, resultantes da ação do vento e de pontes rolantes são transferidas às fundações

através do sistema formado pelos contraventamentos horizontais e verticais. Além de

servirem de apoio para as telhas de cobertura, as terças dispostas na região do

contraventamento também compõem esse sistema de estabilização, formando uma grande

treliça horizontal na cobertura.

O contraventamento em “X” é normalmente o mais comum e mais econômico. No

entanto, existem diversas formas de se compor um contraventamento, atendendo às

necessidades impostas nos diversos projetos, como, por exemplo, as aberturas nas fachadas

laterais.

O contraventamento horizontal situado no plano da cobertura também desempenha um

outro papel fundamental na estabilização da estrutura. O sistema de contraventamento torna

os pontos de apoio das terças nos pórticos transversais indeslocáveis, reduzindo o

comprimento de flambagem do banzo superior da viga de cobertura.

Para reduzir o comprimento de flambagem dos elementos do banzo inferior da viga de

cobertura, pode-se utilizar um sistema de contraventamento adicional disposto no plano do

banzo inferior ou utilizar mãos-francesas dispostas a partir das terças.

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2.8. Parâmetros para Avaliação do Sistema Estrutural

A comparação entre sistemas estruturais pode ser feita com base em aspectos estéticos,

comerciais, de limitação do terreno de fundação, de cumprimento de prazos de execução, etc.

Entretanto, o aspecto que geralmente exerce maior influência na escolha de um sistema

estrutural de um galpão industrial é a taxa de consumo de aço da estrutura. Ou seja, a taxa de

consumo de aço é normalmente o parâmetro mais utilizado para estimar, ou mesmo avaliar, a

eficiência de um sistema estrutural.

O Manual Brasileiro para Cálculo de Estruturas Metálicas (MIC/STI, 1986) apresenta

alguns gráficos que permitem estimar a taxa de consumo de aço para galpões. Na Figura 2.14,

apresenta-se o gráfico para determinação do consumo de aço de galpões leves comuns, com

ou sem pontes rolantes, com capacidade inferior a 50 KN. A taxa de consumo de aço (K

) em

kg/m² de área coberta, em função do vão “s”, em metros, é dada pela expressão indicada na

Figura 2.14. Nesta taxa incluem-se todos os elementos que compõem a estrutura metálica do

galpão.

Figura 2.14 – Taxa de consumo de aço para galpão leves comuns (MIC/STI, 1986)

Na Figura 2.15, apresenta-se o gráfico que permite estimar a taxa de consumo de aço

de galpões médios. Segundo o MIC/STI (1986), os galpões médios abrangem todos os

galpões comuns, excluídos os tipos “shed”, dotados de pontes com capacidade variáveis de 50

a 600 KN. A taxa de consumo de aço (K

) em kg/m² de área coberta, em função do vão “s”,

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em metros, é dada pela expressão indicada na Figura 2.15. A taxa K

também considera todos

os elementos que compõem a estrutura metálica do galpão.

Figura 2.15 – Taxa de consumo de aço para galpão médios (MIC/STI, 1986)

Segundo o MIC/STI (1986), as taxas calculadas com base nas Figuras 2.14 e 2.15

deverão ser utilizadas apenas como referência por terem sido estimadas com base em

estruturas construídas na Europa no período de 1950 a 1965. Esse período é conhecido como

sendo um período transição para construção metálica, quando em 1960 foi introduzido o aço

ASTM-A36.

D'ALAMBERT (2004) apresenta gráficos que permitem estimar a taxa de consumo de

aço para galpões constituídos por pórticos de alma cheia. Na figura 2.16, apresenta-se o

gráfico para determinação da taxa de consumo de aço para um galpão em pórtico de alma

cheia com pé direito H = 6m e distância entre pórticos B = 6m.

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Figura 2.16 – Consumo de Aço em kg/m² para galpão em pórtico em alma cheia

(D'ALAMBERT, 2004)

De acordo com o estudo realizado por D'ALAMBERT (2004) os parâmetros Q4, Q5 e

Q6 indicam o estágio de ações considerado. Cada estágio corresponde a uma velocidade de

vento associada a distancia entre pórticos transversais, conforme indicado na Tabela 2.1.

Tabela 2.1 – Composição dos estágios de ações (D'ALAMBERT, 2004)

Composição dos Estágios de Ação

Estágio de Ações

Velocidade do vento

Distância entre os Pórticos B

(m/seg) (m)

45 6

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40 6

35 6

30 9

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Segundo o MIC/STI (1986), o desenvolvimento tecnológico influencia decisivamente

a taxa de consumo de aço para um galpão industrial. Normalmente, uma estrutura construída

há algum tempo apresenta uma taxa consumo de aço maior do que estruturas construídas nos

tempos atuais. A própria melhoria da qualidade do aço contribui significativamente para a

redução da taxa de consumo de aço nas estruturas atuais. Ainda assim, o consumo de aço em

uma estrutura não é apenas função da tecnologia da época, dependendo também das relações

entre custo de matéria prima e custo de mão de obra. À medida que aumenta o custo da mão

de obra, a tendência é se utilizar detalhes construtivos mais simples, mesmo que isso acarrete

um maior consumo de aço.

BASES DO ESTUDO PARAMÉTRICO

3.1. Considerações Preliminares

Tendo em vista o objetivo de avaliar o desempenho de algumas soluções estruturais

para galpões industriais leves, decidiu-se realizar um estudo paramétrico considerando-se os

sistemas estruturais utilizados com maior freqüência nesses edifícios. Este estudo deverá

permitir uma comparação da taxa de consumo de aço e da resposta estrutural dos diversos

modelos analisados.

No universo dos galpões industriais leves, existe uma ampla gama de características que

podem ser variadas com objetivo de avaliar as soluções estruturais. No entanto, considerando

que para obtenção da taxa de consumo de aço para cada modelo é necessário realizar todas as

etapas de um projeto estrutural (avaliação de ações, análise e dimensionamento), torna-se

necessário limitar o número de casos analisados.

Este Capítulo é dedicado à apresentação das bases adotadas para desenvolvimento do

estudo paramétrico deste trabalho. Para isso apresentam-se os pórticos transversais considerados

neste estudo, com a definição dos critérios que orientaram a concepção dos mesmos.

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3.2. Critérios de Parametrização

O estudo paramétrico de galpões industriais leves pode abranger a variação de diversas

características que influenciam a resposta da estrutura, como:

• tipologia do pórtico transversal;

• vão livre do pórtico transversal;

• inclinação da cobertura;

• altura da coluna;

• tipo de vinculação;

• distância entre pórticos transversais;

• relação entre altura no meio do vão (flecha) e vão livre do pórtico transversal;

• variação da magnitude das cargas.

Cada um desses parâmetros exerce uma maior ou menor influência na taxa de consumo

de aço e na resposta estrutural. Portanto, para uma avaliação abrangente seria necessário

analisar um elevado número de modelos estruturais na tentativa de determinar a influência de

cada característica.

Para o estudo paramétrico deste trabalho optou-se por avaliar, exclusivamente, a

influência das seguintes variáveis:

• tipologia do pórtico transversal;

• vão livre do pórtico transversal.

Para as demais características de projeto adotam-se valores normalmente encontrados

em galpões industriais leves:

• distancia entre pórticos transversais - 6 metros

• inclinação - 10%

• altura da coluna - 6 metros

• comprimento total do galpão - 60 metros

Tendo em vista o objetivo de avaliar a influência da solução estrutural para galpões

industriais leves e considerando que a estrutura desses edifícios é marcada pela repetição de

pórticos planos transversais, o estudo paramétrico deste trabalho se centra na avaliação

estrutural desses pórticos principais.

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Uma vez que a distância entre pórticos e a magnitude dos carregamentos é a mesma em

todos modelos do estudo, considera-se que os elementos estruturais secundários como terças,

travessas, contraventamentos, dentro outros, são os mesmos em todos os casos, não exercendo

influência na taxa de consumo de aço para as distintas tipologias.

Para desenvolvimento deste estudo, adotam-se cinco tipologias distintas para o pórtico

transversal e cinco vãos livres diferentes, variando de 16 a 32 metros, conforme se mostra na

Figura 3.1. As tipologias consideradas são:

• AC - Pórtico de alma cheia

• TA - Pórtico com treliça em arco

• BP - Pórtico com treliça de banzos paralelos

• TP - Pórtico com treliça trapezoidal

• TT - Pórtico com treliça triangular

16 m 20 m 24 m 28 m 32 m

AC-16 AC-20 AC-24 AC-28 AC-32

TA-16 TA-20 TA-24 TA-38 TA-32

BP-16 BP-20 BP-24 BP28 BP32

TP-16 TP-20 TP-24 TP-28 TP-32

TT-16 TT-20 TT-24 TT-28 TT-32

Figura 3.1 – Tipologias de pórtico transversal consideradas no estudo paramétrico

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Para definição das dimensões dos modelos que compõem o estudo paramétrico, toma-se

como referência uma inclinação de 10% para as vigas de cobertura, o que é usual para o caso

de telhas metálicas.

Para o pórtico de alma cheia (AC), a inclinação de 10% leva a uma flecha no meio do

vão equivalente a L/20, sendo “L” o vão livre do pórtico transversal.

Preservando-se a inclinação de 10%, adota-se uma relação de L/10 para a flecha da viga

de cobertura dos modelos em treliça de banzos paralelos (BP) e treliça trapezoidal (TP). Com

esta medida pretende-se manter próximas as inércias equivalentes das seções transversais no

meio do vão dos diferentes tipos de pórticos.

No caso da treliça triangular (TT), preserva-se a relação de L/10 para a flecha do meio

do vão, o que leva a uma inclinação de 20% para a cobertura. A manutenção da inclinação de

10% para esse caso levaria ao surgimento de esforços muito elevados nas extremidades da viga

de cobertura, devido ao afunilamento produzido pelo arranjo das barras da treliça, além de

reduzir significativamente a inércia equivalente da seção transversal no meio do vão.

Para a treliça em arco (TA) toma-se como referência uma relação entre a flecha e o vão

livre em torno de 1/6 a 1/5, conforme recomendação de SALES et. al. (1994). Portanto, para

esses modelos define-se uma relação de L/5 para a flecha no meio do vão.

Nas Figuras 3.2 a 3.6 apresenta-se uma sobreposição das tipologias de pórticos

transversais e suas respectivas variações adotadas neste estudo paramétrico.

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Figura 3.2 – Sobreposição das tipologias de pórticos de alma cheia (AC)

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.3 - Sobreposição das tipologias de pórticos com treliça em arco (TA)

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.4 - Sobreposição das tipologias de pórticos com treliça de banzos paralelos (BP)

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.5 - Sobreposição das tipologias de pórticos com treliça trapezoidal (TP)

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.6 - Sobreposição das tipologias de pórticos com treliça triangular (TT)

(dimensões em milímetros)

3.3. Definição dos Modelos

Tendo em vista os critérios de parametrização dos pórticos transversais apresentados

anteriormente, neste item se definem as características geométricas de cada modelo.

3.3.1. Pórticos de Alma Cheia

Na Figura 3.7 apresenta-se um esquema geral de um galpão industrial formado por

pórticos de alma cheia. Para esta tipologia admite-se que a ligação entre a coluna e a viga de

cobertura em alma cheia é rígida e as colunas estão engastadas na base (Figura 3.8).

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Figura 3.7 – Esquema geral de um galpão industrial formado por pórticos de alma cheia

Figura 3.8 – Sistema estrutural dos pórticos de alma cheia

Nas Figuras 3.9 a 3.13 apresentam-se os cinco modelos de pórtico de alma cheia

considerados neste estudo paramétrico, cujos vãos livres variam de 16 a 32 metros, com

incrementos de 4 metros.

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Figura 3.9 – Pórtico de alma cheia com vão livre de 16 metros (dimensões em milímetros)

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Figura 3.10 - Pórtico de alma cheia com vão livre de 20 metros (dimensões em milímetros)

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Figura 3.11 - Pórtico de alma cheia com vão livre de 24 metros (dimensões em milímetros)

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Figura 3.12 - Pórtico de alma cheia com vão livre de 28 metros (dimensões em milímetros)

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Figura 3.13 - Pórtico de alma cheia com vão livre de 32 metros (dimensões em milímetros)

3.3.2. Pórticos com Treliça em Arco

Na Figura 3.14 mostra-se um esquema de galpão industrial formado por pórtico com

treliça em arco. Para essa tipologia admite-se que as ligações entre os banzos da viga de

cobertura e a coluna são flexíveis e que as colunas estão engastadas na base. Por outro lado, as

diagonais e os montantes da treliça são rotulados nas suas extremidades (Figura 3.15).

Segundo SALES et. al. (1994), nos arcos metálicos a relação entre a altura entre banzos

e o vão livre entre colunas varia em torno de 1/40 a 1/30. Neste trabalho adota-se uma relação

de L/30 para a distância entre banzos.

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Figura 3.14 – Esquema geral de um galpão industrial formado por pórticos com treliça em arco

Figura 3.15 – Sistema estrutural do pórtico treliçado em arco

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Nas Figuras 3.16 a 3.21 apresentam-se os cinco modelos de pórtico com treliça em arco

considerados neste estudo paramétrico, cujos vãos livres variam de 16 a 32 metros, com

incrementos de 4 metros.

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Figura 3.16 - Pórtico com treliça em arco com vão livre de 16 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.17 - Pórtico com treliça em arco com vão livre de 20 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.18 - Pórtico com treliça em arco com vão livre de 24 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.19 - Pórtico com treliça em arco com vão livre de 28 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.20 - Pórtico com treliça em arco com vão livre de 32 metros

(dimensões em milímetros)

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3.3.3. Pórticos com Treliça de Banzos Paralelos

Um esquema típico de um pórtico com treliça de banzos paralelos é indicado na Figura

3.21. Na Figura 3.22 apresenta-se o sistema estrutural para o pórtico com treliça de banzos

paralelos. As colunas são engastadas na base e a ligação dos banzos da treliça com a coluna é

flexível. Os elementos das diagonais e montantes são rotulados nas suas extremidades.

Nestes modelos admite-se que a distância entre banzos corresponde à metade da altura

no meio do vão, ou seja, à metade da flecha da treliça.

Figura 3.21 – Esquema geral de um galpão industrial formado por pórticos

com treliça de banzos paralelos

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Figura 3.22 – Sistema estrutural do pórtico com treliça de banzos paralelos

Nas Figuras 3.23 a 3.27 apresentam-se os modelos de pórticos com treliça de banzos

paralelos considerados neste estudo paramétrico, mantendo-se a mesma variação de vãos

utilizada nos estudos anteriores (16 a 32 metros, com incrementos de 4 metros).

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Figura 3.23 – Pórtico com treliça de banzos paralelos com vão livre de 16 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.24 – Pórtico com treliça de banzos paralelos com vão livre de 20 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.25 – Pórtico com treliça de banzos paralelos com vão livre de 24 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.26 – Pórtico com treliça de banzos paralelos com vão livre de 28 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.27 – Pórtico com treliça de banzos paralelos com vão livre de 32 metros

(dimensões em milímetros)

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3.3.4. Pórticos com Treliça Trapezoidal

Na Figura 3.28 mostra-se um esquema geral de um galpão industrial formado por

pórticos com treliça trapezoidal.

Na Figura 3.29 apresenta-se o sistema estrutural adotado para esses modelos, no qual os

critérios de vinculação seguem o mesmo princípio adotado nos modelos em pórtico com treliça

em arco e pórtico com treliça de banzos paralelos, ou seja, colunas engastadas na base, ligação

flexível entre os banzos da treliça e a coluna e extremidades das diagonais e montantes

rotuladas.

Figura 3.28 – Esquema geral de um galpão industrial formado por pórticos

com treliça trapezoidal

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Figura 3.29 – Sistema estrutural do pórtico com treliça trapezoidal

São apresentados nas Figuras de 3.30 a 3.34 os modelos propostos para esse sistema

estrutural.

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Figura 3.30 – Pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 16 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.31 - Pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 20 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.32 - Pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 24 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.33 - Pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 28 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.34 - Pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 32 metros

(dimensões em milímetros)

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3.3.5. Pórticos com Treliça Triangular

O último grupo de modelos considerado no estudo paramético é o pórtico com treliça

triangular. Na Figura 3.35 apresenta-se um esquema geral de um galpão industrial formado por

pórticos com treliça triangular.

O sistema estrutural do pórtico com treliça triangular é apresentado na Figura 3.36. A

ligação da viga de cobertura com a coluna é flexível, as barras que compõem a treliça têm suas

extremidades rotuladas e as colunas são engastadas na base.

Figura 3.35 – Esquema geral de um galpão industrial formado por pórticos

com treliça triangular

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Figura 3.36 – Sistema estrutural do pórtico com treliça triangular

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Figura 3.37 - Pórtico com treliça triangular com vão livre de 16 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.38 - Pórtico com treliça triangular com vão livre de 20 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.39 - Pórtico com treliça triangular com vão livre de 24 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.40 - Pórtico com treliça triangular com vão livre de 28 metros

(dimensões em milímetros)

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Figura 3.41 - Pórtico com treliça triangular com vão livre de 32 metros

(dimensões em milímetros)

ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DOS

PÓRTICOS TRANSVERSAIS

4.1. Considerações Preliminares

No Capítulo 3 foram apresentadas as tipologias de pórticos transversais adotadas para

o desenvolvimento do estudo paramétrico deste trabalho.

Neste Capítulo apresentam-se as bases adotadas para desenvolvimento da análise e

dimensionamento dos pórticos transversais considerados. Faz-se uma abordagem sobre os

programas computacionais utilizados e a composição das seções transversais empregadas nos

elementos estruturais que compõem os pórticos.

Tendo em vista a grande quantidade de resultados gerados com a análise e

dimensionamento dos vinte e cinco modelos de pórticos transversais considerados no estudo

paramétrico, optou-se por apresentar, a título de exemplificação, os resultados de um único

modelo.

                             

4.2. Bases para Análise e Dimensionamento

Considerando que o estudo paramétrico deste trabalho se centra na avaliação dos

pórticos transversais das tipologias propostas e tendo em conta que os elementos estruturais

secundários (terças, travessas, contraventamentos, etc.) são os mesmos para todas as

tipologias, optou-se pela utilização de modelos de pórticos planos para avaliação do

comportamento estrutural. Dadas às características do arranjo estrutural dos galpões

industriais leves, com a repetição regular de pórticos planos e estabilização longitudinal, a

análise dos pórticos planos é um procedimento usualmente empregado no projeto desses

edifícios.

A avaliação das ações sobre os pórticos transversais foi feita com base na

NBR8800(ABNT,1986) e NBR6123(ABNT,1988). Para determinação das forças devidas ao

vento nos galpões estudados foram utilizados os programas computacionais Visualventos

(CHIARELLO et al.,2003) e Autoventos (REQUENA et al.,2001).

Para análise estrutural dos modelos propostos utilizou-se o programa computacional

SAP2000 - Versão 10 (COMPUTERS AND STRUCTURES, 2005). O SAP2000 é um

programa computacional amplamente utilizado no meio acadêmico e profissional para análise

linear e não-linear de estruturas em geral, cujos resultados foram contrastados por diversos

autores ao longo do tempo.

Para composição dos pórticos de alma cheia foram utilizados perfis eletro-soldados

tipo I tanto para as colunas, quanto para a viga de cobertura. Para todas as tipologias de

pórticos treliçados foram utilizados perfis eletro-soldados tipo I nas colunas e cantoneiras

duplas nas diagonais e montantes. Para composição dos banzos superiores e inferiores das

vigas de cobertura treliçadas foram consideradas duas opções: perfis tipo TE eletro-soldado e

cantoneiras duplas.

Os perfis eletro-soldados foram introduzidos no mercado brasileiro nos últimos anos.

São formados por um processo de solda contínua que usa uma corrente de alta freqüência de

400KHz. A resistência à passagem desta corrente aquece uma zona especifica que atinge a

temperatura plástica, permitindo assim a fusão, através de uma leve pressão de rolos. Esses

perfis apresentam como principais características a leveza (quando comparado a perfis de

mesmas propriedades mecânicas) e a flexibilidade de dimensões (podem ter até 18 metros de

comprimento e forma assimétrica).

4.3. Composição das Seções Transversais

Durante o desenvolvimento do estudo paramétrico, notou-se a necessidade de avaliar o

desempenho de algumas composições de seções para as vigas treliçadas. Os principais

objetivos dessa análise preliminar são avaliar a relação Inércia/Massa das seções transversais

equivalentes para distintas composições e o desempenho do elemento estrutural isolado na

treliça.

Foram estabelecidos três tipos de composições de treliças, considerando-se perfis U

laminados, cantoneiras duplas e perfis TE eletro-soldados, conforme mostrado na Figura 4.1.

As propriedades mecânicas de cada seção transversal considerada nessa análise preliminar são

mostradas na Tabela 4.1.



a) Treliça com banzos em

cantoneira dupla



b) Treliça com banzos em

perfil TE eletro-soldado



c) Treliça com banzos em

perfil U

Figura 4.1 – Composição das vigas treliçadas

Tabela 4.1 – Propriedades mecânicas de seções transversais

Massa Área d bf tw tf Ix Wx rx Iy Wy ry

kg/m

mm mm mm mm

U101,6x7,95 7,95 10,1 40,1 101,6 7,5 4,57 13,1 4,6 1,14 159,5 31,4 3,97 U

U101,6x9,30 9,3 11,9 41,8 101,6 7,5 6,27 15,5 5,1 1,14 174,4 34,3 3,84 U

U8 na 1ª

17,10 21,70 57,00 203,00 9,90 5,60 53,80 12,60 7,87 1340,00 132,00 1,58 U

U8 na 2ª

20,50 26,00 59,00 203,00 9,90 7,70 62,00 13,70 7,58 1490,00 147,00 1,55 U

2L51x6.35

9,51 12,12 50,80 109,60 6,35 6,35 29,20 4,08 1,55 72,95 4,08 2,45 2L

2L63x4,76

9,11 11,60 63,50 135,00 4,76 4,76 46,00 5,00 1,99 99,62 5,00 2,93 2L

2L76,2x4,76

11,04 14,06 76,20 160,40 4,76 4,76 80,00 7,22 2,39 166,47 7,22 3,44 2L

TE75x10,5

10,50 13,30 75,00 75,00 9,50 9,50 69,00 13,20 2,30 33,00 8,90 1,60 T

TE85x10

10,20 13,00 85,00 85,00 8,00 8,00 89,00 14,70 2,60 41,00 9,60 1,80 T

TE85x12

12,00 15,20 85,00 85,00 9,50 9,50 103,00 17,10 2,60 49,00 11,50 1,80 T

Perfil Forma

Para cada composição de treliça determina-se a inércia da seção equivalente da viga de

cobertura e as esbeltezes dos elementos estruturais comprimidos, considerando-se um

comprimento de flambagem L=200cm, conforme exemplos mostrados na Tabela 4.2.

Tabela 4.2 - Seções equivalentes da viga de cobertura e esbeltezes dos elementos comprimidos

                  

               

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      



 



kgcmMI

cmI

dAII

mkgxL

16292/

154938

)8010.122.29(2

)(2

/51.935.6512

=−

∗+∗=−

→

16.2

200

16.2

129

55.1

200

55.1

===→=

ycmry

xcmrx





kgcmMI

cmI

dAII

mkgxTE

16226/

170378

)803.1369(2

)(2

/5.105,1075

=−

∗+∗=−

→

125

60,1

200

60,1

30,2

200

30,2

===→=

ycmry

xcmrx





kgcmMI

cmI

dAII

mkgxU

16415/

152668

)809.114.174(2

)(2

/3.93.96.101

=−

∗+∗=−

→

175

14.1

200

14.1

83.3

200

83.3

===→=

ycmrx

xcmry

Para os casos mostrados na Tabela 4.2, observa-se que a relação Inércia/Massa é muito

próxima para os três casos. No entanto, nota-se também que nos casos de seções compostas

por cantoneira dupla e perfil TE eletro-soldado as esbeltezes com relação aos dois eixos

principais de inércia são mais próximas entre si do que no caso do perfil U laminado.

Esta análise indica que a adoção de seções compostas por cantoneira dupla e perfil TE

eletro-soldado deverá conduzir à obtenção de estruturas de menor peso e, por essa razão,

foram consideras no dimensionamento das treliças.

4.4. Ações

As ações atuantes nos modelos foram determinadas de acordo com as recomendações do

Anexo B da NBR8800 (ABNT, 1986) e de BELLEI (2006):

a) Ações Permanentes

No caso de galpões industriais leves, as ações permanentes correspondem ao peso

próprio dos elementos constituintes da estrutura e dos materiais a ela ligados. O peso próprio

dos elementos estruturais do pórtico transversal é determinado diretamente pelo SAP2000,

enquanto que as demais cargas são informadas separadamente. Para todos modelos

considera-se uma ação permanente de 0,11kN/m² levando-se em conta o peso próprio das

telhas, terças e elementos secundários de cobertura.

b) Ações Variáveis

As ações variáveis são aquelas que ocorrem com valores que apresentam variações

significativas durante a vida útil da construção. No caso de galpões industriais leves, as ações

variáveis a serem consideras são a sobrecarga de cobertura e o vento.

4.4.1. Sobrecarga de Cobertura

Segundo o item B-3.5.1 do Anexo B da NBR8800 (ABNT,1986), para coberturas

comuns, na ausência de especificação mais rigorosa, deve ser prevista uma sobrecarga

nominal mínima de 0,25 kN/m

Segundo BELLEI (2006), em galpões de porte pequeno e médio, fora de zonas de

acúmulo de poeira, deve-se adotar para sobrecargas de cobertura o valor de 0,15KN/m².

Para todos os modelos considerados neste trabalho considera-se uma sobrecarga de

cobertura de 0,15 kN/m

4.4.2. Vento

O estudo de vento para os galpões considerados neste trabalho foi feito de acordo com

as prescrições da NBR 6123 (ABNT, 1988). Admitiu-se uma situação de vento comum a

todos os galpões, o que implicou em adotar uma mesma velocidade básica de vento para todos

os modelos.

Na avaliação das forças devidas ao vento se estabeleceu uma velocidade básica

=35m/s, o que abrange todo o Norte e Nordeste, parte da região Sudeste e Centro Oeste do

Brasil, como pode ser identificado pela parte hachurada da Figura 4.2. Isto torna este estudo

representativo para boa parte do território brasileiro.

Admitiu-se também que os galpões serão implantados em terreno plano ou fracamente

acidentado, aberto em nível ou aproximadamente em nível, com poucos obstáculos isolados,

tais como árvores e edificações baixas (a cota média do topo dos obstáculos é considerada

inferior ou igual a 1m). Por último supôs-se também que as aberturas principais do galpão

estejam fechadas numa situação crítica de vento, o que permitiu admitir que as quatro faces

são igualmente impermeáveis.

Figura 4.2 – Delimitação da área abrangida pelo estudo paramétrico nas Isopletas de

velocidade básica V

(m/s)

Em função da descrição anterior, foram admitidas as seguintes características para o vento:

•

Velocidade Básica - V

= 35m/s

•

Fator Topográfico - S

= 1,0

•

Fator de Rugosidade - S

= 0,92

•

Fator Estatístico - S

= 1,0

Para essas condições, a pressão dinâmica (q) admitida é de:

3210

SSSVV

⋅⋅⋅=

222

/64,0/58,635613,0 mkNmNVq

===

Para desenvolvimento do estudo paramétrico é necessário determinar as forças devidas

ao vento para dois casos distintos de edifício com planta retangular: com cobertura em duas

águas e com cobertura em arco.

Considerando a grande quantidade de dados de todos os modelos, optou-se por

apresentar somente os estudos de vento para um modelo com cobertura em duas águas e outro

com cobertura em arco.

4.4.2.1.

Estudo de Vento Típico para Galpão em Duas Águas

a) Características

•

galpão em duas águas

•

vão livre - 20 metros

•

distância entre pórticos transversais - 6 metros

•

altura da coluna - 6 metros

•

inclinação - 10%

•

comprimento - 60 metros

b) Coeficientes de Forma Externos

Figura 4.3 – Coeficientes de forma externos para as paredes

Figura 4.4 – Coeficientes de forma externos para telhado em duas águas

c) Coeficientes de Pressão Interna

Admite-se que o galpão possui quatro faces igualmente permeáveis:

Cpi = - 0,3 ou 0 (considerar o valor mais nocivo)

d) Sobreposição dos Coeficientes de Forma e de Pressão

Figura 4.5 – Sobreposição dos coeficientes de forma e de pressão

para vento longitudinal (W0°)

Figura 4.6 – Sobreposição dos coeficientes de forma e de pressão

para vento transversal (W90°)

e) Casos de Carga Críticos

Figura 4.7 – Caso de carga para vento longitudinal (W0°) (kN/m²)

Figura 4.8 – Caso de carga para vento transversal (W90°) (kN/m²)

4.4.2.2.

Estudo de Vento Típico para Galpão em Arco

a) Características

•

galpão em arco

•

vão livre - 20 metros

•

distância entre pórticos transversais - 6 metros

•

altura da coluna - 6 metros

•

flecha no meio do vão - 4 metros

•

comprimento - 60 metros

b) Coeficientes de Forma Externos

Figura 4.9 – Coeficientes de forma externos para as paredes

Figura 4.10 – Coeficientes de forma externos para telhado em arco

c) Coeficientes de Pressão Interna

Admite-se que o galpão possui quatro faces igualmente permeáveis:

Cpi = - 0,3 ou 0 (considerar o valor mais nocivo)

d) Sobreposição dos Coeficientes de Forma e de Pressão

Figura 4.11 – Sobreposição dos coeficientes de forma e de pressão

para vento longitudinal (W0°)

Figura 4.12 – Sobreposição dos coeficientes de forma e de pressão

para vento transversal (W90°)

e) Casos de Carga Críticos

Figura 4.13 – Caso de carga para vento longitudinal (W0°) (kN/m²)

Figura 4.14 – Caso de carga para vento transversal (W90°) (kN/m²)

4.5. Combinações de Ações

O carregamento que atua numa estrutura é o resultado da combinação das diversas

ações que têm probabilidade de ocorrerer simultaneamente num período de tempo

determinado.

A NBR8800 (ABNT,1986) define os critérios para combinação das ações nos Estados

Limites Últimos e de Serviço de uma estrutura de aço, com o objetivo de determinar os efeitos

mais desfavoráveis na mesma.

Seguindo as prescrições da NBR8800 (ABNT,1986), foram definidas as seguintes

combinações de ações para os modelos estruturais do estudo paramétrico:

•

COMB1 – 1,3 * G (peso próprio) + 1,5 * Q (sobrecarga)

•

COMB2 – 1,0 * G (peso próprio) + 1,4 * W90° (vento transversal)

•

COMB3 – 1,0

* G (peso próprio) + 1,4 * W0° (vento longitudinal)

4.6. Análise dos Modelos Estruturais

De forma a exemplificar o trabalho realizado para todos os modelos de pórtico

transversal considerados no estudo paramétrico, mostram as seções transversais, os casos de

carga, às vinculações e alguns resultados da análise estrutural de um modelo de pórtico com

treliça trapezoidal (TP) com vão livre de 24 metros.

Neste modelo os banzos superiores e inferiores são formados por perfil TE

eletro-soldado, os montantes e diagonais por cantoneira dupla e as colunas por perfil tipo I

eletro-soldado (Figura 4.15).

Figura 4.15 – Seções transversais dos elementos que compõem o pórtico com treliça

trapezoidal (TP) com vão livre de 24 metros.

Nas Figuras 4.16 e 4.17 mostra-se a aplicação das ações devidas ao peso próprio e

sobrecarga de cobertura no modelo estrutural. Nas Figuras 4.18 e 4.19 são indicadas as ações

devidas ao vento longitudinal (W0°) e ao vento transversal (W90°) respectivamente.

Quando o vento incide numa estrutura, em geral, ele atua na face do telhado e o

telhado transfere essa carga para as terças. Por esse motivo a aplicação da carga no nó do

pórtico é inserida na direção da terça, formando um ângulo de 90° com o plano da cobertura.

Figura 4.16 – Ações devidas ao peso próprio de cobertura (G) no pórtico com treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros

Figura 4.17 – Ações devido à sobrecarga de cobertura (Q) no pórtico com treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros

Figura 4.18 – Ações devidas ao vento longitudinal (W0°) no pórtico com treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros

Figura 4.19 – Ações devidas ao vento transversal (W90°) no pórtico com treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros

Na Figura 4.20 mostra-se a vinculação das barras que compõem o pórtico transversal.

Pode-se observar que todas diagonais e montantes são rotuladas nas suas extremidades. A

coluna é engastada na base e rotulada no plano perpendicular ao pórtico transversal.

Figura 4.20 – Vinculação das barras

Tendo definido os casos de carga e as combinações de ações, procede-se à análise

estrutural do modelo com auxilio do SAP2000.

A seguir apresentam-se alguns resultados da análise estrutural do pórtico com treliça

trapezoidal com vão livre de 24 metros. Nas Figuras 4.21, 4.22 e 4.23, mostram-se os

diagramas de Esforços Axiais devidas às combinações COMB1, COMB2 e COMB3.

Figura 4.21 – Diagrama de Esforços Axiais devida à COMB1 (1,3G + 1,5Q)

Figura 4.22 – Diagrama de Esforços Axiais devida à COMB2 (1G + 1,4W90°)

Figura 4.23 – Diagrama de Esforços Axiais devida à COMB3 (1G + 1,4W0°)

Nas Figuras 4.24, 4.25 e 4.26 são mostrados os diagramas de momentos fletores

devido às combinações COMB1, COMB2 e COMB3, respectivamente.

Figura 4.24 – Diagrama de Momentos Fletores devida à COMB1 (1,3G + 1,5Q)

Figura 4.25 – Diagrama de Momentos Fletores devido à COMB2 (1G + 1,4W90°)

Figura 4.26 – Diagrama de Momentos Fletores devido à COMB3 (1G + 1,4W0°)

4.7. Dimensionamento

Também com o objetivo de exemplificar o trabalho realizado para todos os modelos

de pórtico transversal, apresentam-se a seguir os procedimentos utilizados para definição das

seções transversais.

A versão 10 do SAP2000 conta com um módulo integrado à análise estrutural que

permite a verificação de seções transversais de aço. A verificação de seções no SAP2000 pode

ser realizada com base em diversas normas internacionais. Tendo em vista que no SAP2000

não é possível verificar as seções com base nos critérios da NBR8800 (ABNT,1986),

o pré-dimensionamento dos pórticos transversais foi feito de acordo com o AISC-LRFD

(AISC,1993).

Após a obtenção dos esforços em cada barra do pórtico transversal para as diversas

combinações de ações consideradas e verificação preliminar das seções transversais com base

nos critérios do AISC-LRFD (AISC,1993), fez-se a verificação final das seções de acordo

com os critérios da NBR8800 (ANBT,1986), com auxílio do programa computacional

DESMET-Versão 2.08 (VERÍSSIMO et al.,1998).

Na Figura 4.27 apresentam-se os resultados da verificação preliminar de seções

transversais realizada com auxílio do programa computacional SAP2000 para o pórtico com

treliça trapezoidal (TP) com vão livre de 24 metros, com base nos critério do AISC-LRFD

(AISC,1993). Os resultados apresentados nessa figura representam a relação Nd/Rd para a

combinação mais desfavorável em cada barra do pórtico transversal. Valores de Nd/Rd

menores de 1,00 indicam que a barra atende ao critério de Estado Limite Último.

Figura 4.27 – Verificação preliminar de seções transversais do pórtico com treliça trapezoidal

com vão livre de 24 metros, de acordo com os critérios da AISC-LRFD (AISC,1993)

Para cada elemento componente do pórtico transversal, o SAP2000 apresenta os

resultados da verificação da seção transversal para todos os Estados Limite Últimos

aplicáveis.

A título de exemplo, na Figura 4.28 mostra-se a verificação preliminar da seção

transversal escolhida para uma diagonal da treliça trapezoidal com vão livre de 24 metros,

identificada por meio de um círculo na Figura 4.27. Esta barra apresenta uma relação

Nd/Rd = 1.021 para a combinação crítica de ações (COMB1), de acordo com os critérios de

verificação de seções do AISC-LRFD (AISC,1993).

Figura 4.28 – Verificação preliminar de uma diagonal da treliça trapezoidal com vão livre de

24 metros, identificada por meio de um círculo na Figura 4.27, no SAP2000

Uma vez obtidos os resultados da verificação preliminar de seções transversais a partir

do SAP2000, procede-se a uma verificação final das seções com auxílio do programa

computacional DESMET. Na Figura 4.29 mostra-se a verificação da mesma diagonal da

treliça trapezoidal (TP) destacada na Figura 4.27.

Na Figura 4.29 pode-se observar que o esforço de cálculo (Nd) e os comprimentos de

flambagem correspondem aos valores

Length

indicados na verificação do SAP2000

(Figura 4.28). Para o caso em estudo, a relação Nd/Rd obtida através do programa

computacional DESMET foi de 0,96, de acordo com os critérios da NBR8800 (ABNT,1986),

o que valida a verificação preliminar realizada com auxilio do SAP2000, de acordo com os

critérios do AISC-LRFD (AISC,1993).

Figura 4.29 – Verificação final de uma diagonal da treliça trapezoidal com vão livre de 24

metros, identificada por meio de um círculo na Figura 4.27, no DESMET

RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1.

Considerações Preliminares

Neste Capítulo apresentam-se as taxas de consumo de aço e os deslocamentos

máximos obtidos para todos os modelos considerados no estudo paramétrico. Mostra-se

também uma análise comparativa das taxas de consumo de aço para as diversas tipologias e

vãos livres dos pórticos transversais.

Como descrito no Capítulo 2, vários autores utilizam a taxa de consumo de aço como

critério inicial para avaliar e, até mesmo, comparar tipologias estruturais. No presente estudo

optou-se também por utilizar a taxa de consumo de aço como parâmetro comparativo. Além

disso, fez-se uma comparação dos deslocamentos verticais e horizontais dos pórticos

transversais.

Após o processo de análise e dimensionamento dos modelos, mostrado no Capítulo 4,

elaborou-se uma lista de material com as informações básicas sobre os perfis usados na

composição de cada modelo do estudo a partir da qual determina-se a taxa de consumo de aço

do galpão.

               

5.2. Representação dos Resultados do Estudo Paramétrico

Tendo em vista a quantidade de modelos estudados e, conseqüentemente, as diversas

listas de material geradas, optou-se por apresentar os resultados de somente um modelo.

Na Tabela 5.1 mostra-se a lista de material elaborada para um modelo de pórtico com

treliça trapezoidal (TP) com vão livre de 24 metros, obtida após análise e dimensionamento

dos elementos estruturais. A análise e a verificação de seções desse mesmo modelo foram

descritas no Capitulo 4.

Na lista de material apresentam-se algumas características a respeito da composição

do pórtico transversal como:

•

descrição do modelo;

• descrição do perfil e definição do tipo de elemento estrutural;

• quantidade de peças;

• comprimento total;

•

peso total do pórtico transversal.

No fim da Tabela indica-se o peso total do pórtico, a sua área de influência e a taxa de

consumo de aço.

Tabela 5.1 – Lista de material para pórtico com treliça trapezoidal com vão livre de 24 metros

Lista Material TP-24

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total

Peso Total

Unidades

m Kg

2L50.8X3.17 Diag2 8

23,23

113,80

2L50.8X4.76 Diag1 4

10,01

72,40

2L38.1X4.76 Montante 11

20,40

108,90

CVE250X31 Coluna 2

14,40

442,09

TE75X10.5 Banzos 4

48,12

504,11

Peso Total 1241,30

Área Influência (24*6) 144,00

Taxa (kg/m²) 8,62

Na Figura 5.1 mostra-se o arranjo final de seções transversais do pórtico com treliça

trapezoidal (TP) com vão livre de 24 metros, após conclusão das etapas de análise e

dimensionamento.

               

Figura 5.1 – Seções transversais dos elementos que compõem o pórtico com treliça

trapezoidal (TP) com vão livre de 24 metros

5.3. Comparativo da Taxa de Consumo de Aço

Neste item apresenta-se a análise comparativa das taxas de consumo de aço para as

diversas tipologias consideradas no estudo paramétrico, com vãos livres de 16, 20, 24, 28 e 32

metros. Nos gráficos apresentados utiliza-se a mesma identificação para as cinco tipologias

distintas de pórtico transversal conforme definido no Capítulo 3:

• AC - Pórtico de alma cheia

• TA - Pórtico com treliça em arco

• BP - Pórtico com treliça de banzos paralelos

• TP - Pórtico com treliça trapezoidal

• TT - Pórtico com treliça triangular

5.3.1 – Variação da Taxa de Consumo de Aço para um Mesmo Vão Livre

Nas Figuras 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 e 5.6 apresentam-se as taxas de consumo de aço para os

vãos livres de 16, 20, 24, 28 e 32 metros em função das tipologias estudadas. Na Figura 5.7

apresenta-se uma sobreposição dos resultados para os diferentes vãos livres considerados.

Em cada gráfico representam-se os resultados para as duas opções de composição dos

banzos superiores e inferiores da treliça (perfis tipo TE eletro-soldado e cantoneira dupla).

Para as vigas de cobertura do pórtico de alma cheia foi avaliada uma única solução em perfil

               

tipo I eletro-soldado. Por este motivo , as duas séries de cada gráfico sempre coincidem no

ponto correspondente ao pórtico de alma cheia (AC).

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

17,00

18,00

AC TA BP TP TT

Tipologia

Taxa Consumo(kg/m²

) .

Perfil TE Perfil 2L

Figura 5.2 – Taxa de consumo aço para vão livre de 16 metros

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

17,00

18,00

AC TA BP TP TT

Tipologia

Taxa Consumo(kg/m²

) .

Perfil TE Perfil 2L

Figura 5.3 – Taxa de consumo aço para vão livre de 20 metros

               

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

17,00

18,00

AC TA BP TP TT

Tipologia

Taxa Consumo(kg/m²

) .

Perfil TE Perfil 2L

Figura 5.4 – Taxa de consumo aço para vão livre de 24 metros

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

17,00

18,00

AC TA BP TP TT

Tipologia

Taxa Consumo(kg/m²

) .

Perfil TE Perfil 2L

Figura 5.5 – Taxa de consumo aço para vão livre de 28 metros

               

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

17,00

18,00

AC TA BP TP TT

Tipologia

Taxa Consumo(kg/m²

) .

Perfil TE Perfil 2L

Figura 5.6 – Taxa de consumo aço para vão livre de 32 metros

               

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

AC TA BP TP TT

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kg\m²

) .

TE-16

TE-20

TE-24

TE-28

TE-32

2L-16

2L-20

2L-24

2L-28

2L-32

Figura 5.7 – Taxa de consumo aço para os vãos livres considerados, em função das tipologias

Como pode-se observar, em todos os gráficos (Figuras 5.2 a 5.6), as taxas de consumo

de aço para os pórticos compostos por cantoneira dupla são sempre inferiores àquelas obtidas

para os pórticos compostos por perfil TE eletro-soldado.

Isto está relacionado ao “salto de bitolas” dos perfis eletro-soldados, ou seja, existem

poucas opções de bitolas para perfis TE eletro-soldados de pequenas dimensões. Por esse

motivo, quando um determinado perfil TE chega ao seu limite de resistência para certa

condição de carregamento e é necessário utilizar uma bitola maior, o próximo perfil é muito

maior do que o anterior. Neste trabalho este fato foi chamado de “salto de bitola”.

               

Com a cantoneira dupla não ocorre o “salto de bitola” porque existe uma grande

variação de espessuras para uma mesma dimensão externa da cantoneira. Comparativamente,

para cada salto de bitola do perfil TE existem, em média, quatro possibilidades de bitola do

perfil em cantoneira.

Com respeito à variação da taxa de consumo de aço para um mesmo vão livre,

observa-se que existe pouca variação entre os resultados dos pórticos com treliças TA, BP e

TP. Observa-se também que a taxa de consumo de aço da treliça triangular é sempre maior

que as outras tipologias treliçadas, mas não supera a taxa de consumo obtida para os pórticos

de alma cheia.

Com base na Figura 5.7, observa-se que as taxas de consumo de aço apresentam a

mesma tendência de variação para todos os vãos livres, em função das tipologias estudadas.

Em função dessas análises observa-se que o modelo formado por pórtico com treliça

trapezoidal (TP) apresenta uma ligeira vantagem em relação aos demais modelos, visto que

em todos os gráficos a taxa de consumo de aço é menor do que a das demais tipologias. Em

contrapartida, os modelos formados por pórticos de alma cheia apresentam taxas de consumo

de aço superior às demais, seguido pelo modelo de pórtico com treliça triangular.

5.3.2 – Variação da Taxa de Consumo de Aço para uma Mesma Tipologia

Nas Figuras 5.8 a 5.12 apresentam-se as taxas de consumo de aço para as diversas

tipologias estudadas em função do vão livre do pórtico transversal. Na Figura 5.13 apresenta-

se uma sobreposição dos resultados para todas as tipologias consideradas.

Para os pórticos treliçados, em cada gráfico apresentam-se os resultados para as duas

opções de composição dos banzos superiores e inferiores da treliça (perfil tipo TE

eletro-soldado e cantoneira dupla). Para os pórticos de alma cheia foi avaliada uma única

solução em perfis tipo I eletro-soldado.

               

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

16 20 24 28 32

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kg\m²

) .

Perfill AC

Figura 5.8 – Taxa de consumo de aço para pórtico de alma cheia (AC)

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

16 20 24 28 32

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kg\m²

) .

Perfil TE Perfil 2L

Figura 5.9 – Taxa de consumo de aço para pórtico com treliça em arco (TA)

               

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

16 20 24 28 32

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kg\m²

) .

Perfil TE Perfil 2L

Figura 5.10 – Taxa consumo de aço para pórtico com treliça de banzos paralelos (BP)

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

16 20 24 28 32

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kg\m²

) .

Perfil TE Perfil 2L

Figura 5.11 – Taxa de consumo de aço para pórtico com treliça trapezoidal (TP)

               

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

16 20 24 28 32

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kg\m²

) .

Perfil TE Perfil 2L

Figura 5.12 – Taxa de consumo de aço para pórtico com treliça triangular (TT)

               

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

16 20 24 28 32

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kg\m²

) .

TA-TE

BP-TE

TP-TE

TT-TE

TA-2L

BP-2L

TP-2L

TT-2L

Figura 5.13 – Taxa de consumo aço para as tipologias de pórtico transversal consideradas,

em função do vão livre

Com base na Figura 5.13 pode-se observar o desempenho das tipologias estudadas em

função da variação do vão livre. Nota-se que a tipologia do pórtico transversal exerce maior

influência à medida que aumenta o vão livre.

Com respeito à variação da taxa de consumo de aço para uma mesma tipologia,

observa-se uma tendência de aumento da taxa com o aumento do vão livre, para todos os

pórticos com treliças TA, BP e TP. O aumento da taxa de consumo é muito mais expressivo

nos casos de pórticos com treliça triangular (TT) e alma cheia (AC).

               

Em função dessas análises observa-se que o pórtico de alma cheia apresenta maiores

taxas de consumo de aço, seguido pelo pórtico formado por treliça triangular. O pórtico com

treliça trapezoidal se sobressai com relação às demais tipologias.

Na Figura 5.11 apresenta-se a variação da taxa de consumo de aço para o pórtico com

treliça trapezoidal. Observa-se que para o modelo com vão livre de 16 metros a taxa de

consumo de aço é maior do que para o modelo com vão livre de 20 metros. Este resultado é

influenciado pela bitola mínima do perfil TE eletro-soldado (TE75x10,5), que é utilizada

tanto para o modelo de 16 metros, quanto para o modelo de 20 metros, levando a uma taxa de

consumo maior no primeiro caso.

A taxa de consumo de aço para o modelo com vão livre de 16 metros também sofre

influência da limitação de deslocamentos horizontais definida na NBR8800 (ABNT,1986).

Em virtude dessa limitação foi necessário utilizar o mesmo perfil para as colunas dos modelos

com 16 e 20 metros, apesar do modelo de 16 metros requerer um perfil mais leve na

verificação da resistência. Ou seja, foi utilizado um perfil com uma folga de resistência em

torno de 79% devido à imposição do deslocamento horizontal máximo. Isto ocorre também

para pórtico de alma cheia com vão livre de 16 metros (Figura 5.8). No item 5.4 deste

Capítulo apresenta-se uma discussão detalhada sobre os deslocamentos máximos

recomendados e os resultados de deslocamentos dos modelos analisados.

De acordo com as Figuras 5.9 a 5.12 observa-se que as taxas de consumo de aço para

os pórticos compostos por cantoneira dupla são sempre inferiores àquelas obtidas para os

pórticos compostos por perfil TE eletro-soldado. Como comentado no item 5.3.1, esses

resultados são influenciados pelo “salto de bitolas” dos perfis tipo TE eletro-soldado.

Em função da Figura 5.13, nota-se que os resultados dos pórticos treliçados formados

por perfil TE com vão livre de 16 metros são muito próximos entre si devido à limitação de

bitola mínima, ao contrário dos pórticos treliçados formados por perfil em cantoneira dupla.

Nas Figuras 5.14 a 5.18 apresenta-se um ajuste de curvas para a variação da taxa de

consumo de aço para as diversas tipologias em função do vão livre do pórtico transversal.

               

y = 0,3526x + 4,7797

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

14 18 22 26 30 34

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kgf\m²) .

Perfill AC Linear (Perfill AC)

Figura 5.14 – Linha de tendência de consumo de aço para pórtico de alma cheia

y = 0,0791x + 7,6681

14 18 22 26 30 34

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kgf\m²) .

Perfil TE Linear (Perfil TE)

Figura 5.15 – Linha de tendência de consumo de aço para pórtico com treliça em arco

               

y = 0,1005x + 7,0092

14 18 22 26 30 34

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kgf\m²) .

Perfil TE Linear (Perfil TE)

Figura 5.16 – Linha de tendência de consumo de aço para pórtico com

treliça de banzos paralelos

y = 0,0844x + 6,643

14 18 22 26 30 34

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kgf\m²) .

Perfil TE Linear (Perfil TE)

Figura 5.17 – Linha de tendência de consumo de aço para pórtico com treliça trapezoidal

               

y = 0,2368x + 5,2682

14 18 22 26 30 34

Vão Livre (m)

Taxa Consumo(kgf\m²) .

Perfil TE Linear (Perfil TE)

Figura 5.18 – Linha de tendência de consumo de aço para pórtico com treliça triangular

5.4. Deslocamentos dos Pórticos Transversais

O Anexo C da NBR8800 (ABNT, 1986) prescreve os valores máximos de

deslocamentos elásticos verticais e horizontais para as estruturas. Esses deslocamentos

máximos são utilizados para verificar o Estado Limite de Utilização de deslocamentos

excessivos da estrutura.

Em galpões industriais deve-se verificar os deslocamentos verticais no meio do vão da

viga de cobertura (V) (Figura 5.19) e o deslocamentos horizontais no topo da coluna (H)

(Figura 5.20).

Normalmente, em galpões industriais os deslocamentos horizontais são causados pela

movimentação de ponte rolante e pelo vento que atua na direção transversal do galpão. Os

deslocamentos verticais são causados geralmente pelos carregamentos devidos ao vento, peso

próprio e sobrecarga.

No caso dos deslocamentos verticais pode-se ou não considerar a utilização de uma

contraflecha na viga de cobertura medida no meio do vão.

               

Segundo o Anexo C da NBR8800 (ABNT, 1986), o deslocamento horizontal máximo

(H) para edifícios industriais é de H/400 a H/200, onde H é a altura total da coluna. O

deslocamento vertical máximo (V) é de L/180, sendo L o vão teórico entre apoios.

Neste trabalho são considerados quatro casos de carga, conforme mostrado no

Capítulo 4. O maior deslocamento horizontal é causado pelo vento transversal (W90°). As

demais ações (G, Q e W0°) são responsáveis pelos maiores deslocamentos verticais. Nas

Figuras 5.19 e 5.20 são mostradas as deformadas típicas de um modelo de pórtico transversal

com treliça trapezoidal (TP-24). Para cada caso indica-se a posição onde devem ser

verificados os deslocamentos máximos verticais e horizontais.

Figura 5.19 – Deslocamento vertical típico de um pórtico com treliça trapezoidal (TP)

Figura 5.20 – Deslocamento horizontal típico de um pórtico com treliça trapezoidal (TP)

               

5.4.1. Deslocamentos para uma Mesma Tipologia

Para verificação do deslocamento vertical máximo em edifícios industriais, no

Anexo C da NBR8800 (ABNT,1986) recomenda-se considerar a sobrecarga de cobertura e se

estabelece um valor máximo de L/180 para o caso de estruturas biapoiadas suportando

elementos de cobertura elásticos. Admitindo-se que atualmente tem sido comum não se

utilizar contraflecha nas vigas de cobertura, considera-se uma combinação de peso próprio e

sobrecarga (COMB4 = G + Q) para essa verificação.

Para verificação do deslocamento horizontal máximo, neste trabalho considera-se o

critério indicado no Anexo C da NBR8800 (ABNT,1986), que recomenda levar em conta a

ação do vento e estabelece um valor máximo médio de H/300.

Nas Figuras 5.21 a 5.25 apresentam-se os deslocamentos máximos horizontais (H) e

verticais (V) para as diversas tipologias de pórtico transversal consideradas em função do

vão livre.

Para os pórticos treliçados são apresentados quatro gráficos por tipologia. Os dois

primeiros se referem aos deslocamentos horizontais e verticais para vigas de cobertura

compostas por perfil TE eletro-soldado e os dois últimos para as compostas por cantoneira

dupla.

A - Deslocamentos dos pórticos de alma cheia

ALMA CHEIA-H

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E( m

)

H-max

ALMA CHEIA-V

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E(m)

V-max

a) Deslocamento horizontal b) Deslocamento vertical

Figura 5.21 – Deslocamentos do pórtico de alma cheia

               

B - Deslocamentos dos pórticos com treliça em arco

TRELIÇA EM ARCO-T

H

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E( m

)

TA-T

H-max

TRELIÇA EM ARCO-TE

V

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E(m)

V-T

V-max

a) Deslocamento horizontal perfil TE b) Deslocamento vertical perfil TE

TRELIÇA EM ARCO-2L

H

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E( m )

TA-2L

H-max

TRELIÇA EM ARCO-2L

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E(m)

V-2L

V-max

c) Deslocamento horizontal perfil 2L d) Deslocamento vertical perfil 2L

Figura 5.22 – Deslocamentos do pórtico com treliça em arco

               

C - Deslocamentos dos pórticos com treliça de banzos paralelos

BANZO PARALELO-T

H

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E( m )

BP-T

H-max

BANZO PARALELO-TE

V

16 20 24 28 32

VÃ O LIV R E(m)

V-T

V-max

a) Deslocamento horizontal perfil TE b) Deslocamento vertical perfil TE

BANZO PARALELO-2L

H

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E( m )

BP-2L

H-max

BANZO PARALELO-2L

V

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E(m)

V-2L

V-max

c) Deslocamento horizontal perfil 2L d) Deslocamento vertical perfil 2L

Figura 5.23 – Deslocamentos do pórtico com treliça de banzos paralelos

               

D - Deslocamentos dos pórticos com treliça trapezoidal

TRELIÇA TRAPEZOIDAL-T

H

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E( m )

TP-T

H-cm

TRELIÇA TRAPEZOIDAL-TE

V

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E(m)

V-T

V-max

a) Deslocamento horizontal perfil TE b) Deslocamento vertical perfil TE

TRELIÇA TRAPEZOIDAL-2L

H

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E( m

)

TP-2L

H-max

TRELIÇA TRAPEZOIDAL-2L

V

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E(m)

V-2L

V-max

c) Deslocamento horizontal perfil 2L d) Deslocamento vertical perfil 2L

Figura 5.24 – Deslocamentos do pórtico com treliça trapezoidal

               

E - Deslocamentos dos pórticos com treliça triangular

TRELIÇA TRIÂNGULAR-T

H

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E( m )

TT-T

H-max

TRELIÇA TRIÂNGULAR-TE

V

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E(m)

V-T

V-max

a) Deslocamento horizontal perfil TE b) Deslocamento vertical perfil TE

TRELIÇA TRIÂNGULAR-2L

H

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E( m )

TT-2L

H-max

TRELIÇA TRIÂNGULAR-2L

V

16 20 24 28 32

VÃ O LIVR E(m)

V-2L

V-max

c) Deslocamento horizontal perfil 2L d) Deslocamento vertical perfil 2L

Figura 5.25 – Deslocamentos do pórtico com treliça triangular

Em todos os gráficos (Figuras 5.21 a 5.25) pode-se observar que os deslocamentos máximos

horizontais e verticais não ultrapassam os valores limites em todos os modelos analisados. Isto

demonstra que todos os modelos atendem ao Estado Limite de Utilização de deslocamentos

excessivos da estrutura, de acordo com as recomendações da NBR8800 (ABNT, 1986).

Como o deslocamento horizontal máximo é função da altura da coluna e como todos

os modelos apresentam mesma altura da coluna (6 metros), as séries referentes aos

deslocamentos horizontais máximos formam uma linha horizontal. Por outro lado, como o

deslocamento vertical máximo é função do vão livre da viga de cobertura e como há uma

variação do vão livre no estudo, os valores limite formam uma linha inclinada..

               

5.4.2 – Comparativo dos Deslocamentos Verticais para Todas as Tipologias

Os deslocamentos do pórtico transversal também podem ser usados como uma

referência para comparação do desempenho das diversas tipologias.

Apresentam-se a seguir, letras A e B, os comparativos dos deslocamentos verticais dos

pórticos em alma cheia e treliçados formados por perfis TE e 2L.

A - Comparativo dos deslocamentos verticais dos pórticos de alma cheia e

treliçados compostos por perfil TE

Na Figura 5.26 mostra-se o gráfico comparativo dos deslocamentos verticais para

todas as tipologias em função do vão livre, sendo os pórticos treliçados formados por perfil

TE eletro-soldado.

V-COMPARATIVO-TE

16 20 24 28 32

VÃO LIVRE(m)

V-cm

V-max

Figura 5.26 – Comparativo dos deslocamentos verticais para as diversas tipologias

(pórticos treliçados formados por perfil TE eletro-soldado)

               

100

B - Comparativo dos deslocamentos verticais dos pórticos de alma cheia e

treliçados compostos por perfil 2L

Na Figura 5.27 mostra-se o mesmo tipo de gráfico, porém com pórticos

treliçados formados por cantoneira dupla.

V-COMPARATIVO-2L

16 20 24 28 32

VÃO LIVRE(m)

V-cm

V-max

Figura 5.27 –Comparativo dos deslocamentos verticais para as diversas tipologias

(pórticos treliçados formados por cantoneira dupla)

Tomando-se como referência uma viga simplesmente apoiada, submetida a um

carregamento vertical, o fato que mais contribui para o controle da flecha é o momento de

inércia equivalente do elemento estrutural.

Em um sistema estrutural mais complexo, como os pórticos transversais estudados, o

que determinará o deslocamento vertical da viga de cobertura é a inércia da seção equivalente

e o tipo de apoio com a coluna.

Como pode ser visto nos gráficos das Figuras 5.26 e 5.27, os deslocamentos dos

modelos formados por pórticos de alma cheia são muito superiores àqueles verificados nos

               

101

pórticos treliçados.

O motivo dos deslocamentos do pórtico de alma cheia serem superiores deve-se à

menor inércia das vigas de cobertura, quando comparada aos pórticos treliçados.

Dentre os pórticos treliçados, o pórtico com treliça trapezoidal é o que apresenta

menor deslocamentos verticais. Isto se deve à grande inércia equivalente da viga treliçada

trapezoidal e da ligação viga/coluna. Pode-se interpretar o pórtico com treliça trapezoidal

como sendo uma viga equivalente com seção variável e ligação rígida com as colunas.

A viga treliçada que mais se aproxima da viga trapezoidal quanto à inércia equivalente

é a viga em treliça triangular. Entretanto, as ligações entre a viga treliçada triangular e as

colunas são naturalmente flexíveis, ou seja, a viga é bi-rotulada. Por esse motivo, não ocorre

continuidade entre viga e colunas, o que causa maiores esforços e deslocamentos.

Nas vigas treliçadas com banzos paralelos e treliça em arco, a falta de um elemento

para conter o deslocamento horizontal do topo das colunas ocasiona um deslocamento vertical

superior aos das vigas treliçadas trapezoidais.

               

102

5.4.3 – Comparativo dos Deslocamentos Horizontais para Todas as Tipologias

Na Figura 5.28 apresenta-se o gráfico comparativo dos deslocamentos horizontais para

todas as tipologias em função do vão livre, sendo os pórticos treliçados formados por perfil

TE eletro-soldado. Na Figura 5.29 mostra-se o mesmo tipo de gráfico, porém com pórticos

treliçados formados por cantoneira dupla.

A - Comparativo dos deslocamentos horizontais dos pórticos de alma cheia e

treliçados compostos por perfil TE

H-COMPARATIVO-TE

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃO LIVRE(m)

H-cm

H-max

Figura 5.28 – Comparativo dos deslocamentos horizontais para as diversas tipologias

(pórticos treliçados formados por perfil TE eletro-soldado)

               

103

B - Comparativo do deslocamentos horizontais dos pórticos de alma cheia e

treliçados compostos por perfil 2L

H-COMPARATIVO-2L

1,2

1,4

1,6

1,8

2,2

16 20 24 28 32

VÃO LIVRE(m)

H-cm

H-max

Figura 5.29 – Comparativo dos deslocamentos horizontais para as diversas tipologias

(pórticos treliçados formados por cantoneira dupla)

Os principais elementos responsáveis por conter os deslocamentos horizontais nos

pórticos transversais são as colunas. A viga de cobertura também contribui para conter esses

deslocamentos horizontais, no entanto, essa parcela não é tão representativa.

Não há uma definição clara sobre que tipo de pórtico é mais eficiente quanto ao

deslocamento horizontal, como pode ser observado nos gráficos das Figuras 5.28 e 5.29. Essa

falta de definição está diretamente relacionada ao salto de bitolas nos perfis das colunas, que é

muito superior aos saltos dados por perfis tipo TE eletro-soldados e cantoneira dupla.

               

104

Ainda assim, percebe-se que o pórtico de alma cheia apresenta uma pequena vantagem

em relação os demais modelos para os vãos de 16, 20 e 24 metros. No entanto, essa diferença

não é tão representativa a ponto de destacá-lo dos demais modelos.

Durante as análises observou-se que o deslocamento horizontal e o deslocamento

vertical são fatores condicionantes para o dimensionamento dos pórticos transversais.

5.5. Comparativo da Taxa de Consumo com a Literatura

Tendo em vista a possibilidade de comparar a taxa de consumo de aço obtido nas

análises com resultados apresentados na literatura, é feito uma comparação da taxa de

consumo de aço.

Dos dois estudos referentes a galpões industriais apresentados no Capitulo 2 o que

mais se aproxima dos resultados do presente estudo foi o realizado por D'ALAMBERT

(2004). Os resultados de taxa de consumo de aço apresentado no Manual Brasileiro para

Cálculo de Estruturas Metálicas (MIC/STI, 1986) é muito antigo e não apresenta

compatibilidade de materiais. Por esse motivo serão usados os resultados de taxa de consumo

de aço provenientes da publicação de D'ALAMBERT (2004).

A taxa de consumo de aço do modelo AC20 não considera o peso das telhas, terças e

contraventamento. Para fazer a comparação da taxa obtida com os resultados de

D'ALAMBERT (2004) é necessário acrescentar a taxa desses elementos secundários no valor

obtido para o modelo AC20.

Considerando uma variação de 10 a 12 kg/m² para a taxa de consumo de aço das

telhas, terças e contraventamentos. Temos uma taxa de aproximadamente 20,5 kg/m² para o

modelo AC20.

Na Figura 5.30, apresenta-se o comparativo da taxa de consumo de aço do modelo

AC20 (pórtico de alma cheia com vão livre de 20 metros) com o mesmo tipo estudado por

D'ALAMBERT (2004). A curva “CC” em vermelho representa a taxa de consumo de aço

para o modelo AC20 com o acréscimo da taxa devido as telhas, terças e contraventamento. A

curva “CC” deve ser comparada com a curva Q5 de D'ALAMBERT (2004) que representa a

taxa de consumo de aço para galpão em alma cheia com estudo de vento compatível ao deste

trabalho.

Como pode ser observado a taxa de consumo de aço para os dois estudos estão muito

próximas, o que indica a compatibilizarão dos resultados dos dois estudos.

               

105

Figura 5.30 – Comparativo do consumo de aço para galpão em pórtico de alma cheia.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste Capítulo apresentam-se as considerações finais sobre o trabalho realizado,

abrangendo os aspectos relativos à variação da taxa de consumo de aço, considerações sobre

os perfis utilizados e suas composições, deslocamentos do pórtico transversal e a eficiência

estrutural das tipologias estudadas. Por fim, serão apresentadas sugestões para trabalhos

futuros.

6.1. Conclusões

As análises demonstraram que os pórticos de alma cheia apresentam taxas de consumo

de aço maiores que todas as outras tipologias de pórticos treliçados estudados para todos os

vãos livres.

À medida que aumenta o vão livre do pórtico, maior é a influência da tipologia sobre a

taxa de consumo de aço, assim como aumenta a vantagem dos pórticos treliçados sobre os

pórticos de alma cheia.

            

107

Quantos aos deslocamentos, os pórticos de alma cheia apresentam deslocamentos

verticais maiores do que os pórticos treliçados estudados. Quanto aos deslocamentos

horizontais não se pode apontar diretamente a melhor tipologia.

Como as vigas de coberturas apresentam um determinado grau de continuidade nas

ligações com as colunas (exceto no caso das vigas em treliça triangular), o deslocamento

horizontal é fortemente influenciado pelas colunas. Como as colunas para um mesmo vão

livre são semelhantes, esse deslocamento passa a ser próximo um do outro, não sendo

possível associar o desempenho à tipologia do pórtico transversal.

O pórtico com treliça triangular é a tipologia treliçada com menor eficiência para

todos os vãos livres, visto que apresentou uma taxa de consumo de aço superior aos demais

modelos. Para o vão livre de 20 metros, sua taxa de consumo ficou muito próxima à do

pórtico em alma cheia.

O deslocamento vertical do pórtico com treliça triangular é muito próximo dos

pórticos com banzos paralelos e em arco. As curvas referentes ao deslocamento vertical

dessas tipologias se encontram entre a curva do pórtico em alma cheia e do pórtico com

treliça trapezoidal.

As curvas de taxa de consumo de aço e deslocamento para o pórtico com treliça de

banzos paralelos e com treliça em arco apresentam resultados muito próximos. A resposta

estrutural dessas duas tipologias é muito parecida, visto que a forma do arco é muito próxima

da forma da treliça de banzos paralelos. As vigas de cobertura das duas tipologias inserem

esforços horizontais significativos no topo da coluna quando submetidos a ações verticais,

principalmente no sentido da gravidade.

A tipologia que apresentou melhores resultados foi a do pórtico com treliça

trapezoidal. A taxa de consumo de aço para todos os vão livres tem valores menores que as

demais tipologias. Até mesmo na comparação do deslocamento vertical essa tipologia se

sobressai das demais.

O banzo inferior da treliça trapezoidal trabalha como um tirante que contribui

significativamente para absorver os carregamentos do pórtico. Além disso, a inércia

equivalente desta viga de cobertura é superior a das demais tipologias.

As seções transversais dos perfis influenciam fortemente a taxa de consumo de aço

dos pórticos treliçados, independentemente da tipologia. A taxa de consumo de aço poderia

até ser melhorada se fosse utilizada uma quantidade maior de bitolas numa mesma viga de

cobertura, ou seja, se fosse construtivamente viável utilizar uma grande variação de seções

transversais numa mesma treliça. Entretanto, isto não é um procedimento usual.

            

108

No Capítulo 4 foram avaliadas algumas composições de perfis para os pórticos

treliçados. Observou-se que a existência de uma maior quantidade de bitolas seqüenciais do

perfil cantoneira dupla foi o fator decisivo para a variação da taxa de consumo de aço nas

diversas tipologias de pórticos treliçados. Desta forma, consegue-se ajustar um perfil mais

racional para uma determinada situação de carregamento.

O fato de uma tipologia sobressair-se em relação as outras, não permite afirmar

categoricamente que esta seja mais econômica do ponto de vista de projeto. Existem outras

variáveis num projeto que condicionam a escolha de uma tipologia. Como exemplo, pode-se

citar o pé direito efetivo. Se houver a necessidade de armazenar objetos que ocupam uma

altura maior, provavelmente a tipologia que melhor irá atender os requisitos de projeto será o

pórtico com treliça em arco ou o pórtico com treliça de banzos paralelos.

Portanto, o menor custo de uma estrutura deve ser avaliado sob o ponto de vista do

projeto global. Acredita-se que este trabalho possa contribuir com engenheiro e arquitetos,

oferecendo uma diretriz para a escolha dos sistemas estruturais mais adequados.

Conclui-se, portanto que sobre o ponto de vista estrutural, dentre as tipologias e vãos

estudados, os pórticos treliçados são mais eficientes do que os pórticos de alma cheia. Das

tipologias de pórticos treliçados, o pórtico com treliça trapezoidal é o mais eficiente, seguido

dos pórticos com treliça em arco, com treliça de banzos paralelos e treliça triangular, nesta

ordem.

6.2. Sugestões para Trabalhos Futuros

Para o desenvolvimento de futuros trabalhos sugere-se:

• realizar novos estudos de galpões leves industriais levando-se em consideração a

vinculação da base das colunas. Neste caso, poderia-se utilizar bases rotuladas e

avaliar a influência dessa condição na fundação e no peso na estrutura.

• avaliar os sistemas estruturais estudados utilizando-se perfis formados a frio para

compor as vigas dos pórticos treliçados.

• estudar as mesmas tipologias considerando-se a existência de pontes rolantes no

galpão.

•

estudar novas tipologias como: pórticos de alma cheia com seção variável, treliça

em arco com seção variável, galpões em shed, dentre outros.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ABNT, 2007. 17p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Projeto de Estruturas de

Aço de Edifícios - Procedimento : NBR-8800. Rio de Janeiro: ABNT, 1986. 200p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Projeto de Estruturas de

Aço e de Estruturas Mistas de Aço e Concreto de Edifícios - Procedimento : NBR-8800.

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Rio de Janeiro: ABNT, 2007. Projeto de Revisão. 259p.

BELLEI, Ildony H. Edifícios Industriais em Aço - Projeto e Cálculo. 5.ed. São Paulo: PINI,

2006.

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Forças Devido ao Vento. Passo Fundo: EDIUPF, 2003.

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D'ALAMBERT, F. Galpões em Pórticos com Perfis Estruturais Laminados (Coletânea do

Uso do Aço). Belo Horizonte : GERDAU Açominas, 2004. 2. ed. v.3

FISHER, J.M. IndustrialBuildings, Roofs to Column Achorage. Steel Design Guide Series, 7.

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MINISTÉRIO DA INDÚSTRIA E DO COMÉRCIO. SECRETARIA DE TECNOLOGIA

INDUSTRIAL (MIC/STI). Manual Brasileiro para Cálculo de Estruturas Metálicas. v.1.

Brasília: MIC/STI, 1986.

PINHO, F. O. Galpões em Pórticos de Aço. Construção Metálica, n.70, Mai-Jun, 2005.

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SALES, J. J.; MUNAIAR NETO, J.; MALITE, M.; DIAS, A.A.; GONÇALVES, R.M.

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VERÍSSIMO, G. S.; PAES, J.L.R.; RIBEIRO, J.C.L. DESMET Versão 2.08 -

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Gerenciador de Catálogos Automáticos de Produtos para Construção Metálica. Viçosa:

UFV, 1998. Versão 2.08.

ANEXO

Listas de Materiais

a. Pórtico de Alma Cheia

Lista Material AC16

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total

Peso Total

Unidades

m Kgf

CVE250X38 Coluna

12,00

451,32

VE300X33 Viga 2

16,08

681,94

Peso Total 1133,26

Area Estudada ( 16*6) 96,00

Taxa kgf/m² 11,80

Lista Material AC20

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total

Peso Total

Unidades

m Kgf

CVE300X47 Coluna

12,00

569,63

VE350X35 Viga 2

20,10

692,01

Peso Total 1261,64

Area Estudada (20*6) 120,00

Taxa (kgf/m²) 10,51

         

113

Lista Material AC24

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total

Peso Total

Unidades

m Kgf

CVE300X47 Coluna

12,00

569,63

VE450X51 Viga 2

24,12

1237,49

Peso Total 1807,12

Area Estudada (24*6) 144,00

Taxa (kgf/m²) 12,55

Lista Material AC28

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total

Peso Total

Unidades m Kgf

VE500X61 Coluna 2

28,14

1723,68

VE450X59 Viga 2

12,00

705,15

Peso Total 2428,83

Area Estudada (28*6) 168,00

Taxa (kgf/m²) 14,46

Lista Material AC32

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total

Peso Total

Unidades m Kgf

VE450X59 Coluna 2

12,00

705,15

VE500X79 Viga 2

32,16

2536,75

Peso Total 3241,90

Area Estudada (32*6) 192,00

Taxa (kgf/m²) 16,88

b. Pórtico com Treliça em Arco

b.1. Pórtico com Treliça em Arco (Banzos em TE)

Lista Material TA16 -TE

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades M Kgf

2L38.1X3.17 Diag/Mont

28,55

103,76

CVE250X31 Coluna 2

13,33

409,36

TE75X10.5 Banzos 4

35,44

371,27

Peso Total 884,39

Area Estudada ( 16*6) 96,00

Taxa kgf/m² 9,21

         

114

Lista Material TA20-TE

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total Peso Total

Unidades

M Kgf

2L38.1X4.76 Diag 2

2,72

14,54

2L38.1X3.17 Diag/Mont 39

36,10

131,18

TE75X10.5 Banzo Sup 2

22,30

233,61

TE85X12 Banzo Inf 2

22,09

264,32

CVE250X38 Coluna 2

13,74

516,73

Peso Total 1160,38

Area Estudada (20*6) 120,00

Taxa (kgf/m²) 9,67

Lista Material TA24-TE

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades M Kgf

2L38.1X4.76 Diag 2

2,91

15,51

2L38.1X3.17 Mont 47

49,30

179,16

CVE250X38 Colunas 2

14,28

537,1

TE100X12 Banzos 4

53,27

642,21

Peso Total 1373,98

Area Estudada (28*6) 144,00

Taxa (kgf/m²) 9,54

Lista Material TA28-TE

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades M Kgf

2L38.1X4.76 Diag/Mont

66,83

356,77

CVE300X47 Coluna 2

14,65

695,23

TE85X12 Banzos 4

62,15

743,76

Peso Total 1795,76

Area Estudada (28*6) 168,00

Taxa (kgf/m²) 10,69

Lista Material TA32-TE

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades M Kgf

2L50.8X3.17 Diag/Mont

83,30

408,01

CVE300X47 Coluna 2

15,01

712,54

TE100X12 Banzos 4

71,03

856,29

Peso Total 1976,84

Area Estudada (32*6) 192,00

Taxa (kgf/m²) 10,30

         

115

b.2. Pórtico com Treliça em Arco (Banzos em 2L)

Lista Material TA16-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades M Kgf

2L63.5X4.76 Banzos 4

35,44

323,71

2L38.1X3.17 Diag/Mont

28,55

103,76

CVE250X31 Colunas 2

13,33

409,36

Peso Total 836,83

Area Estudada ( 16*6) 96,00

Taxa kgf/m² 8,72

Lista Material TA20-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades M Kgf

2L63.5X4.76 Banzos 4

44,39

405,43

2L38.1X4.76 Diag/Mont

2,72

14,54

2L38.1X3.17 Diag/Mont

36,10

131,18

CVE250X38 Colunas 2

13,74

516,73

Peso Total 1067,88

Area Estudada (20*6) 120,00

Taxa (kgf/m²) 8,90

Lista Material TA24-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades M Kgf

2L63.5X4.76 Banzos 4

26,50

242,07

2L50.8X4.76 Diag/Mont

26,77

193,7

2L38.1X4.76 Diag/Mont

2,91

15,51

2L38.1X3.17 Diag/Mont

49,30

179,16

CVE300X47 Colunas 2

14,28

677,89

Peso Total 1308,33

Area Estudada (24*6) 144,00

Taxa (kgf/m²) 9,09

Lista Material TA28-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades M Kgf

2L63.5X4.76 Banzos 4

62,15

567,68

2L38.1X4.76 Diag/Mont

66,83

356,77

CVE300X47 Colunas 2

14,65

695,23

Peso Total 1619,68

Area Estudada (28*6) 168,00

Taxa (kgf/m²) 9,64

         

116

Lista Material TA32-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades M Kgf

2L50.8X3.17 Diag/Mont

83,30

408,01

2L76.2X4.76 Banzos 4

71,03

783,58

CVE300X47 Colunas 2

15,01

712,54

Peso Total 1904,13

Area Estudada (32*6) 192,00

Taxa (kgf/m²) 9,92

c. Pórtico com Treliça de Banzos Paralelos

c.1. Pórtico com Treliça de Banzos Paralelos (Banzos em TE)

Lista Material BP16-TE

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total Peso Total

Unidades

M Kgf

2L50.8X3.17 Diag 4

8,35

40,91

2L63.5X4.76 Diag 4

8,35

76,29

2L44.45X3.17 Mont 7

5,60

23,89

CVE250X31 Coluna 2

13,60

417,53

TE75X10.5 Banzos

32,16

336,91

Peso Total 895,53

Area Estudada ( 16*6) 96,00

Taxa kgf/m² 9,33

Lista Material BP20-TE

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L63.5X4.76 Diag 10

21,54

196,76

2L44.45X3.17 Mont 9

9,00

38,40

CVE250X31 Colunas

14,00

429,81

TE100X12 Banzos 4

40,20

484,63

Peso Total 1149,60

Area Estudada (20*6) 120,00

Taxa (kgf/m²) 9,58

Lista Material BP24-TE

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L63.5X4.76 Diag 2

4,47

40,85

2L50.8X4.76 Diag 10

22,36

161,81

2L44.45X3.17 Mont 11

13,20

56,31

CVE250X38 Colunas

14,40

541,58

TE100X14 Banzos 4

48,24

685,21

Peso Total 1485,76

Area Estudada (24*6) 144,00

Taxa (kgf/m²) 10,32

         

117

Lista Material BP28-TE

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L63.5X4.76 Diag 14

32,65

298,26

2L44.45X3.17 Mont 13

18,20

77,64

CVE300X47 Coluna 2

14,80

702,55

TE100X12 Banzos

56,28

678,49

Peso Total 1756,94

Area Estudada (28*6) 168,00

Taxa (kgf/m²) 10,46

Lista Material BP32-TE

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L63.5X4.76 Diag 16

39,06

356,79

2L44.45X3.17 Mont 15

24,00

102,39

CVE250X38 Coluna 2

15,20

571,67

TE125X15 Banzos

64,32

977,34

Peso Total 2008,19

Area Estudada (32*6) 192,00

Taxa (kgf/m²) 10,46

c.2. Pórtico com Treliça de Banzos Paralelos (Banzos em 2L)

Lista Material BP16-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L50.8X3.17 Diag 8

8,35

40,91

2L50.8X4.76 Banzos 4

40,51

293,15

2L44.45X3.17 Mont 7

5,60

23,89

CVE250X31 Coluna 2

13,60

417,53

Peso Total 775,48

Area Estudada ( 16*6) 96,00

Taxa kgf/m² 8,08

Lista Material BP20-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L63.5X4.76 Diag 20

40,20

367,19

2L44.45X3.17 Mont 9

9,00

38,4

CVE250X31 Coluna 2

14,00

429,81

2L63.5X3.17 Banzos 4

21,54

132,74

Peso Total 968,14

Area Estudada (20*6) 120,00

Taxa (kgf/m²) 8,07

         

118

Lista Material BP24-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L63.5X4.76 Banzos 4

52,71

481,47

2L50.8X4.76 Diag 10

22,36

161,81

2L44.45X3.17 Mont 11

13,20

56,31

CVE250X38 Colunas 2

14,40

541,58

Peso Total 1241,17

Area Estudada (24*6) 144,00

Taxa (kgf/m²) 8,62

Lista Material BP28-2L

Perfil Tipo

Nª

Peças Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L63.5X4.76 Diag/Banzos

88,93

812,32

2L44.45X3.17

Mont 13

18,20

77,64

CVE300X47 Coluna 2

14,80

702,55

Peso Total 1592,51

Area Estudada (28*6) 168,00

Taxa (kgf/m²) 9,48

Lista Material BP32-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L63.5X4.76 Diag 16

39,06

356,79

2L63.5X6.35 Diag 16

32,16

386,78

2L44.45X3.17 Mont 15

24,00

102,39

2L76.2X6.35 Banzos 4

32,16

468,2

CVE250X38 Coluna 2

15,20

571,67

Peso Total 1885,83

Area Estudada (32*6) 192,00

Taxa (kgf/m²) 9,82

         

119

d. Pórtico com Treliça Trapezoidal

d.1. Pórtico com Treliça Trapezoidal (Banzos em TE)

Lista Material TP16-TE

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L50.8X4.76 Diag 2

4,47

32,36

2L44.45X3.17 Mont 6

14,67

62,58

2L38.1X3.17 Diag 7

8,80

31,98

TE75X10.5 Banzos 4

32,08

336,07

CVE250X31 Colunas

13,60

417,53

Peso Total 880,52

Area Estudada ( 16*6) 96,00

Taxa kgf/m² 9,17

Lista Material TP20-TE

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L50.8X3.17 Diag 4

10,54

51,62

2L50.8X4.76 Diag 2

4,66

33,76

2L44.45X3.17

Mont 4

10,50

44,81

2L38.1X3.17 Diag/Mont

14,00

50,88

CVE250X31 Colunas 2

14,00

429,81

TE75X10.5 Banzos 4

40,10

420,09

Peso Total 1030,97

Area Estudada (20*6) 120,00

Taxa (kgf/m²) 8,59

Lista Material TP24-TE

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L50.8X3.17 Diag 8

23,23

113,80

2L50.8X4.76 Diag 4

10,01

72,40

2L38.1X4.76 Mont 11

20,40

108,90

CVE250X31 Colunas 2

14,40

442,09

TE75X10.5 Banzos 4

48,12

504,11

Peso Total 1241,30

Area Estudada (24*6) 144,00

Taxa (kgf/m²) 8,62

         

120

Lista Material TP28-TE

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L44.45X4.76 Diag 2

4,80

30,18

2L50.8X3.17 Diag 4

12,19

59,73

2L63.5X4.76 Diag 10

29,60

270,40

2L44.45X3.17 Mont 3

8,00

34,13

2L38.1X4.76 Mont 8

15,20

81,14

CVE250X38 Colunas

14,80

556,63

TE75X10.5 Banzos 28

56,14

588,13

Peso Total 1620,34

Area Estudada (28*6) 168,00

Taxa (kgf/m²) 9,64

Lista Material TP32-TE

Perfil Tipo

Nª

Peças Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L44.45X4.76

Mont 10

22,00

138,32

2L50.8X3.17 Diag 5

14,80

72,49

2L63.5X4.76 Diag 6

20,14

183,96

CVE250X38 Colunas 2

15,20

571,67

TE75X10.5

Banzo

Sup 16

32,16

336,91

TE85X10 Banzo Inf 16

32,00

325,5

2L63.5X3.17 Diag 10

31,29

191,01

Peso Total 1819,86

Area Estudada (32*6) 192,00

Taxa (kgf/m²) 9,53

d.2. Pórtico com Treliça Trapezoidal (Banzos em 2L)

Lista Material TP16-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L44.45X4.76 Diag 8

16,08

101,09

2L50.8X3.17 Banzos 4

20,47

100,27

2L44.45X3.17 Mont 6

14,67

62,58

2L38.1X3.17 Diag 7

8,80

31,98

CVE250X31 Colunas 2

13,60

417,53

Peso Total 713,45

Area Estudada ( 16*6) 96,00

Taxa kgf/m² 7,43

         

121

Lista Material TP20-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L50.8X3.17 Diag 4

10,54

51,62

2L50.8X4.76 Banzos 4

44,76

323,92

2L44.45X3.17 Diag 4

10,50

44,81

2L38.1X3.17 Mont 9

14,00

50,88

CVE250X31 Colunas 2

14,00

429,81

Peso Total 901,04

Area Estudada (20*6) 120,00

Taxa (kgf/m²) 7,51

Lista Material TP24-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L50.8X3.17 Diag 8

23,23

113,80

2L50.8X6.35 Banzos 4

24,00

227,88

2L50.8X4.76 Mont 16

34,12

246,93

2L38.1X4.76 Diag 11

20,40

108,90

CVE250X31 Colunas 2

14,40

442,09

Peso Total 1139,60

Area Estudada (24*6) 144,00

Taxa (kgf/m²) 7,91

Lista Material TP28-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L44.45X4.76 Diag 2

4,80

30,18

2L50.8X3.17 Diag 4

12,19

59,73

2L63.5X4.76 Banzos 4

85,74

783,19

2L44.45X3.17 Mont 3

8,00

34,13

2L38.1X4.76 Mont 8

15,20

81,14

CVE250X38 Colunas 2

14,80

556,63

Peso Total 1545,00

Area Estudada (28*6) 168,00

Taxa (kgf/m²) 9,20

Lista Material TP32-2L

Perfil Tipo Nª Peças

Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L44.45X4.76 Diag 10

22,00

138,32

2L50.8X3.17 Mont 5

14,80

72,49

2L63.5X4.76 Banzos 4

84,30

770

CVE250X38 Colunas 2

15,20

571,67

2L63.5X3.17 Mont/Diag 10

31,29

191,01

Peso Total 1743,49

Area Estudada (32*6) 192,00

Taxa (kgf/m²) 9,08

         

122

e. Pórtico com Treliça Triangular

e.1. Pórtico com Treliça Triangular (Banzos em TE)

Lista Material TT16-TE

Perfil Tipo

Nª

Peças Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L50.8X3.17

Diag 2

4,65

22,76

2L50.8X4.76

Diag 2

5,09

36,86

2L38.1X4.76

Diag 2

4,30

22,95

2L38.1X3.17

Mont 7

6,31

22,92

TE100X12 Banzo Sup

16,00

192,89

TE75X10.5 Banzo Inf 2

16,31

170,84

CVE250X38 Colunas 2

12,00

451,32

Peso Total 920,54

Area Estudada ( 16*6) 96,00

Taxa kgf/m² 9,59

Lista Material TT20-TE

Perfil Tipo

Nª

Peças

Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L50.8X3.17

Diag 2

4,65

22,76

2L63.5X4.76

Diag 2

5,62

51,29

2L50.8X4.76

Diag 2

5,09

36,86

2L38.1X4.76

Diag 2

4,30

22,95

2L38.1X3.17

Mont 9

9,85

35,81

CVE250X38 Colunas 2

12,00

451,32

TE100X14 Banzo Sup

20,38

289,55

TE125X15 Banzo Inf 2

20,00

303,90

Peso Total 1214,44

Area Estudada (20*6) 120,00

Taxa (kgf/m²) 10,12

Lista Material TT24-TE

Perfil Tipo

Nª

Peças Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L50.8X3.17

Diag 2

4,65

22,76

2L50.8X4.76

Diag 4

10,71

77,49

2L63.5X6.35

Diag 2

6,19

74,49

2L38.1X4.76

Diag 2

4,30

22,95

2L38.1X3.17

Mont 11

14,19

51,56

CVE250X38 Colunas 2

12,00

451,32

TE100X14 Banzo Sup

24,46

347,46

TE175X25 Banzo Inf 2

24,00

609,33

Peso Total 1657,36

Area Estudada (24*6) 144,00

Taxa (kgf/m²) 11,51

         

123

Lista Material TT28-TE

Perfil Tipo

Nª

Peças Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L44.45X4.76

Diag 2

4,73

29,73

2L50.8X3.17 Diag 2

4,65

22,76

2L50.8X4.76 Diag 3

7,85

56,82

2L63.5X6.35 Diag 6

18,62

223,99

2L38.1X4.76 Mont 2

4,30

22,95

2L38.1X3.17 Mont 10

11,82

42,97

CVE250X38 Colunas 2

12,00

451,32

TE125X18

Banzo

Sup 2

28,54

511,76

TE175X25 Banzo Inf 2

28,00

710,89

Peso Total 2073,19

Area Estudada (28*6) 168,00

Taxa (kgf/m²) 12,34

Lista Material TT32-TE

Perfil Tipo

Nª

Peças Comp. Total Peso Total

Unidades

m Kgf

2L50.8X3.17

Diag 2

4,65

22,76

2L50.8X6.35

Diag 7

19,02

180,55

2L50.8X4.76

Diag 2

5,09

36,86

2L63.5X6.35

Diag 4

13,01

156,46

2L38.1X4.76

Mont 2

4,30

22,95

2L38.1X3.17

Mont 10

11,82

42,97

2L76.2X6.35

Diag 2

7,47

108,72

CVE250X38 Colunas 2

12,00

451,32

TE125X18 Banzo Sup

32,62

584,87

TE180X34 Banzo Inf 2

32,00

1090,98

Peso Total 2698,44

Area Estudada (32*6) 192,00

Taxa (kgf/m²) 14,05

         

124

e.2. Pórtico com Treliça Triangular (Banzos em 2L)

Lista Material TT16-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L50.8X3.17 Diag 2

4,65

22,76

2L63.5X4.76 Diag 8

16,31

148,96

2L50.8X4.76 Diag 2

5,09

36,86

2L76.2X4.76 Banzos 4

16,00

176,51

2L38.1X4.76 Mont 2

4,30

22,95

2L38.1X3.17 Mont 7

6,31

22,92

CVE250X38 Colunas 2

12,00

451,32

Peso Total 882,28

Area Estudada ( 16*6) 96,00

Taxa kgf/m² 9,19

Lista Material TT20-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L50.8X3.17 Diag 2

4,65

22,76

2L63.5X4.76 Diag 12

26,00

237,49

2L50.8X4.76 Diag 2

5,09

36,86

2L38.1X4.76 Mont 2

4,30

22,95

2L38.1X3.17 Mont 9

9,85

35,81

2L76.2X6.35 Banzos 4

20,00

291,17

CVE250X38 Colunas 2

12,00

451,32

Peso Total 1098,36

Area Estudada (20*6) 120,00

Taxa (kgf/m²) 9,15

Lista Material TT24-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L50.8X3.17 Diag 2

4,65

22,76

2L63.5X4.76 Diag 4

11,81

107,87

2L50.8X4.76 Diag 2

5,09

36,86

2L38.1X4.76 Mont 2

4,30

22,95

2L38.1X3.17 Mont 11

14,19

51,56

CVE250X38 Colunas 2

12,00

451,32

2L81.9X6.35 Banzos 4

48,46

760,61

Peso Total 1453,93

Area Estudada (24*6) 144,00

Taxa (kgf/m²) 10,10

         

125

Lista Material TT28-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L44.45X4.76 Diag 2

4,73

29,73

2L50.8X3.17 Diag 2

4,65

22,76

2L50.8X4.76 Diag 3

7,85

56,82

2L63.5X6.35 Diag 6

18,62

223,99

2L38.1X4.76 Mont 2

4,30

22,95

2L38.1X3.17 Mont 10

11,82

42,97

2L81.9X7.94 Banzos 4

56,54

1098,36

CVE250X38 Colunas 2

12,00

451,32

Peso Total 1948,90

Area Estudada (28*6) 168,00

Taxa (kgf/m²) 11,60

Lista Material TT32-2L

Perfil Tipo Nª Peças Comp. Total Peso Total

Unidades m Kgf

2L50.8X3.17 Diag 2

4,65

22,76

2L50.8X6.35 Diag 7

19,02

180,55

2L50.8X4.76 Diag 2

5,09

36,86

2L63.5X6.35 Diag 4

13,01

156,46

2L38.1X4.76 Mont 2

4,30

22,95

2L38.1X3.17 Mont 10

11,82

42,97

2L76.2X6.35 Mont 2

7,47

108,72

2L81.9X7.94 Banzos 4

64,62

1255,27

CVE250X38 Colunas 2

12,00

451,32

Peso Total 2277,86

Area Estudada (32*6) 192,00

Taxa (kgf/m²) 11,86

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