Estrututura Metálica

UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA – UNAMA

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS – CCET

CURSO BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL

Andrey Wallace Pina Salomão

Caio Victor De Alcântara Lima

Débora Hellem Alves Santana

Leandro Moura Silva

Marcos Alexandre Silva de Souza

Victor Amaral Costa Acatauassu de Oliva

Wesley Vila Seca Sanches

RELATÓRIO DE VISITA TÉCNICA À MONTAGEM DE GALPÃO EM

ESTRUTURA METÁLICA DE AÇO

BELEM-PA/2015

ANDREY WALLACE PINA SALOMÃO

CAIO VICTOR DE ALCÂNTARA LIMA

DEBORA HELLEM ALVES SANTANA

LEANDRO MOURA SILVA

MARCOS ALEXANDRE SILVA DE SOUZA

VICTOR AMARAL COSTA ACATAUASSU DE OLIVA

WESLEY VILA SECA SANCHES

RELATÓRIO DE VISITA TÉCNICA À MONTAGEM DE GALPÃO EM

ESTRUTURA METÁLICA DE AÇO

Trabalho apresentado à disciplina de

Sistemas Estruturais Metálicos, Prof. Msc.

Antonio Massoud Salame, para obtenção

parcial de nota referente ao 1º NI do 7º

semestre da turma 7ENN1/2, do curso de

Bacharelado em Engenharia Civil.

BELEM-PA/2015

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO..........................................................................................................04

1.1 Objetivo....................................................................................................................04

1.2 Metodologia..............................................................................................................04

2 DESCRIÇÃO DA OBRA...........................................................................................04

3 ÁNALISE DOS PROJETOS ARQUITETONICO E ESTRUTURAL.................05

3.1 Planta-baixa da Obra..............................................................................................05

3.2 Cortes........................................................................................................................07

3.3 Detalhamento dos Elementos Estruturais.............................................................07

3.3.1 Pilares Metálicos.....................................................................................................07

3.3.2 Arcos-parabólicos...................................................................................................08

3.3.3 Terças, Linhas de Corrente e Contraventamento....................................................10

4 ESFORÇOS ATUANTES NA ESTRUTURA.........................................................10

5 RESULTADOS...........................................................................................................11

6 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS.....................................................13

REFERÊNCIA...............................................................................................................15

4

1 INTRODUÇÃO

Este relatório apresenta estudos de uma visita técnica onde se observou a

montagem de um galpão em estrutura de aço, sendo o mesmo para fins comerciais. As

peças que compõem a estrutura tratam-se de perfis metálicos, ligados entre si de modo a

formar pórticos.

1.1 Objetivo

Por meio deste relatório, objetiva-se uma análise simples da estrutura metálica de

um galpão composto por colunas e arcos treliçados, indicando os esforços atuantes na

estrutura e, consequentemente, os elementos tracionados e comprimidos.

1.2 Metodologia

O relatório foi desenvolvido através de duas etapas principais de estudo: a análise

dos projetos arquitetônico e estrutural do galpão em estrutura de aço, e a realização de

visita técnica ao local de montagem da estrutura em questão.

2 DESCRIÇÃO DA OBRA

O objeto de estudo em questão trata-se de um galpão em estrutura metálica

localizado na cidade de Castanhal/PA, Av. Presidente Getúlio Vargas, projetado para fins

comercias, alojando escritórios e lojas. Com cerca de 1200 m², a estrutura de 60x20x7 m

é composta por colunas e arcos-parabólicos treliçados de aço ASTM-A36, possuindo

alvenaria de vedação.

Estruturalmente, o galpão cuja a fundação é feita em bloco, é constituído por 22

colunas metálicas em apoio rígido (figuras 1.a e 1.b), 11 arcos-parabólicos de 20x3m. As

terças de cobertura, num total de 150 unidades, são fabricadas em perfil C, e as estruturas

de contraventamento, linhas de corrente e tirantes, em vergalhão liso de aço CA-25. Em

Figura 1.a: Base engastada simples

Fonte: MARTINS (2002). Fonte: Autores.

Figura 1.b: Base do pilar do galpão

5

relação a montagem, trata-se de uma estrutura cujo os componentes são fixados por meio

de parafusos, o que, de acordo com o engenheiro responsável pela obra, facilita a

montagem e “padroniza” as emendas das peças (dificuldade apresentada quando as

emendas são realizadas através de soldagem). O galpão está sendo coberto com telhas

onduladas de alumínio 0,5mm.

A fabricação e montagem do galpão estão sendo executados pela empresa

Construmetal Indústria Metalúrgica e Const. Civil Ltda., referência na fabricação de

estruturas metálicas na cidade, sob a supervisão do eng.º responsável Edmilson P. Souza.

O galpão já possui cerca de 80,0% da sua estrutura montada em torno de 1 mês, no qual

a etapa mais demorada, de acordo com o eng.º Edmilson Souza, é a execução do

cobrimento da estrutura de cobertura.

3 ANÁLISE DOS PROJETOS ARQUITETÔNICO E ESTRUTURAL

Através da disponibilização das pranchas de projetos pelo engenheiro responsável

pelo dimensionamento e montagem do galpão, foi possível o acesso ao detalhamento da

confecção da construção; o acesso aos projetos possibilitou uma análise prévia das

plantas-baixa, cortes e detalhamento dos elementos estruturais do galpão, antes da

realização da visita técnica, ocorrida no dia 28 de março de 2015.

3.1 Planta-Baixa da Obra

Conforme descrito anteriormente, o galpão abrange um terreno de 60x20m,

totalizando 1200m². A planta-baixa (figura 2.a) permite a visualização da locação dos

pilares do galpão, definindo os eixos transversais e longitudinais. Ainda na mesma

prancha, também encontram-se a elevação lateral (figura 2.c), onde pode-se inferir que

não há contraventamento lateral, uma vez que é constituída por alvenaria, e a fachada

principal (figura 2.d).

Na figura 2.b, visualiza-se a planta de cobertura da estrutura, onde se identificam

os elementos que a compõem: telhas apoiadas nas terças, terças apoiadas nos arcos e

linhas de corrente, cuja função é a diminuição dos vãos teóricos das terças (NETO, 2007),

os arcos metálicos, o sistema de contraventamento da cobertura (formato de “X”). Há

também os tirantes, não visíveis na planta, que resistem aos esforços de tração do arco-

parabólico.

6

Figura 2.a: Planta-baixa do galpão

Fonte: CONSTRUMETAL (2015)


Figura 2.b: Planta de cobertura do galpão

Figura 2.c: Elevação Lateral


Figura 2.d: Fachada principal


7

3.2 Cortes

O projeto arquitetônico possui corte transversal AA (figura 3.a) e corte

longitudinal BB (figura 3.b), que permitem identificar como estão comportados os

elementos internos da estrutura, assim como suas dimensões. Assim, tem-se que a maior

altura livre do galpão é de 10 m, originada da altura do pé-direito (7 m) mais a flecha do

arco parabólico (3 m).

3.3 Detalhamento dos Elementos Estruturais

Os elementos estruturais encontram-se detalhados nos projetos estruturais.

Contraventamentos, linhas de corrente e tirantes são constituídos de aço CA-25, enquanto

os demais elementos são de ASTM-A36, e as ligações parafusadas com A-325.

3.3.1 Pilares metálicos

As colunas metálicas se apoiam em bases por meio de engastamento simples, que

consiste em uma “placa soldada à extremidade inferior do pilar, com chumbadores

Figura 3.a: Corte transversal AA


Figura 3.a: Corte longitudinal BB


8

afastados da linha de centro, com objetivo de se formar um braço de alavanca”

(MARTINS, 2002, p. 2). Os banzos da peça são confeccionados em perfil U

100x40x3,0mm, enquanto as barras das treliças são de cantoneira L 27x27x2,5mm, em

formato “zig-zag”, como pode ser visto na figura 4.

3.3.2 Arcos-parabólicos

Os arcos metálicos que constituem a cobertura da estrutura possuem os banzos em

perfil U 100x40x3,0mm e as barras da treliça em cantoneira L 27x27x2,5mm. Em um

total de 11 unidades de 20x3m, são divididos em duas partes, ou dois “meio-arcos”, para

facilitação do transporte e montagem. Na obra, os arco-metades são unidos por uma

emenda, vista no detalhe 2, e então são se apoiados nos pilares metálicos e fixados por

uma estrutura de fixação, conforme detalhe 3.

Figura 4: Detalhe do pilar metálico


Figura 5: Dimensões do arco-

metade

Fonte: CONSTRUMETAL

(2015)

9


Figura 6: Detalhamento das fixações e apoios dos arcos

10

3.3.3 Terças, linhas de corrente e contraventamento

As terças de cobertura, num total de 150 unidades, são fabricadas em perfil C

100x40x17x2mm, enquanto a estrutura de contraventamento, linhas de corrente e tirantes,

em vergalhão liso de aço CA-25, bitolas Ø10mm, Ø8mm e Ø16mm, respectivamente. Em

relação a montagem, trata-se de uma estrutura cujo os componentes são fixados por meio

de parafusos ASTM-325. Por fim, a cobertura é composta por telhas onduladas de

alumínio 0,5mm.

4 ESFORÇOS ATUANTES NA ESTRUTURA

De acordo a classificação da CBCA (2002), o galpão em questão trata-se de um

pórtico treliçado em vão simples, engastado em bases, como pode ser visto na figura 7,

abaixo. A NBR 8800/2008 determina que os elementos que constituem o galpão, sendo o

mesmo para fins comerciais, estarão sujeitos à magnitude das cargas permanentes,

sobrecarga na cobertura, às cargas de vento e às deformações e deslocamentos permitidos.

As ações atuantes são:

a) Cargas permanentes: composta do peso-próprio dos elementos que constituem a

estrutura do galpão;

b) Cargas variáveis: resultante do uso da estrutura, nesse caso, podem-se considerar

como cargas variáveis, a sobrecarga no telhado e a ação do vento.

Como condições de vinculação, as colunas se encontram engastada na base, e

apresenta ligações flexíveis com os banzos da viga do arco de cobertura; e os pilares

estarão sujeitos a esforço axial, cortante e momento fletor.

Já no que diz respeito ao arco treliçado, todos os nós se encontram rotulados nas suas

extremidades, no qual os elementos que o compõem estarão sujeitos aos esforços axiais,

por se tratarem de barras treliçadas. Assim, os arcos estão submetidos a esforços de

compressão simples, mas também a flambagem dentro e fora do seu plano, o que é

amenizado pelo contraventamento da cobertura. Por ser um arco parabólico, tem-se os

momentos fletores provocados pelo carregamento das estruturas, complemente anulados,

uma vez que a forma parabólica coincide com a linha de pressões. Na figura 7, pode-se

observar, hipoteticamente, quais barras estão sendo tracionadas (em amarelo) e quais

estão sendo comprimidas (em vermelho), em situação mais desfavorável, em um arco-

parabólico semelhante ao adotado para o galpão em questão.

As terças deverão sofrer esforções de tração, compressão e momento fletor.

11

5 RESULTADOS

Após análise das pranchas e deslocamento para o canteiro de obra (28

março/2015), onde a estrutura se encontra em fase de acabamento, possibilitando a

visualização mais detalhada das peças que compõem o galpão, pode-se observar os arcos

já fixados nos pilares metálicos, as linhas de corrente, o contraventamento e os tirantes

da estrutura, vistos nas figuras abaixo. Assim, constatou-se em campo o que estava

previsto em projeto, validando a facildade de execução da estrutura, característica já

apontada como uma das vantagens oferecidas por este tipo de construção.

Figura 6: Compressão e tração em arco treliçado parabólico

Fonte: NUNES, 2011

12

Figura 7: Elementos da estrutura do galpão

Fonte: Autores

Figura 8: Linha de Corrente

Fonte: Autores Fonte: Autores

Figura 9: Contraventamento

13

6 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS

As estruturas metálicas têm a seu favor a velocidade em que se trabalha com ela;

o galpão descrito neste relatório levou um curto período de tempo para ser projetado,

fabricado e montado, cerca de apenas um mês. Do que se busca construir, estruturas

metálicas podem sair mais baratas do que uma estrutura de concreto armado, pois sua

produção e montagem são rápidas se comparadas com as exigências e procedimentos

executivos do concreto armado. Existem ainda maneiras de diminuir custos na hora da

compra das peças metálicas que irão compor as estruturas do galpão: o mercado oferece

perfis laminados e perfis dobrados, onde os laminados apresentam quinas “vivas”, como

mostra a figura 10, ausentes nos perfis dobrados, figura 11.

Comprar chapas e mandar dobrar, dependendo do formato do perfil que se busca

costuma sair mais barato do que comprar um perfil laminado. O estudo prévio do material

que irá compor a estrutura (como dito anteriormente) pode resultar em um valor final

satisfatório, um pequeno espaço de tempo para produção e montagem e um resultado final

gratificante.

Outra vantagem da estrutura metálica é a leveza das peças acompanhada da

possibilidade de vencer vãos maiores a um custo bem menor que o do concreto; na figura

12, pode-se ver a frente de uma garagem com uma viga metálica, onde se conseguiu uma

entrada de carros com um espaço maior. Apesar dos benefícios, vale ressaltar que a

contratação de um engenheiro com amplo conhecimento de dimensionamento é que

garante o resultado final que se busca, evitando-se não só o desperdício de material, mas

principalmente a possibilidade de incidentes ocasionados por uma estrutura

indevidamente dimensionada. Exemplo disto pode ser visto nos registros abaixo,

(possibilitados pelo eng.º durante a visitação à uma outra obra de sua responsabilidade),

em que vigas metálicas com dimensionamento indevido começam a entrar em processo

de colapso da estrutura, sendo necessário reforço estrutural urgente.

Figura 10: Perfil “U” laminado

Fonte: http://www.belman-acos.com.br/

Figura 11: Perfil “U” dobrado

Fonte: esofer.com.br

14

Figura 14: Viga metálica curvando onde a flexão é maior

Fonte: Autores

Fonte: Autores

Figura 13: Torção de cantoneiras que compõem a treliça

Figura 12: Viga metálica em garagem

Fonte: Autores

15

REFERENCIAS

CONSTRUMETAL Indústria Metalúrgica E Const. Civil Ltda. Projetos Arquitetônico

e Estrutural de Galpão em Arco Parabólico Treliçado. Belém, 2015.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8800: Projeto e

Execução de Estruturas de Aço de Edifícios, 2008.

CUNHA, R. E. V.; Barbosa, C.O. B. Dimensionamento De Treliças Metálicas Usuais

Padronizadas, Com Auxílio De Uma Ferramenta Computacional E Cálculos

Manuais. Belém: Universidade da Amazônia – UNAMA, 2013. Disponível em

<www.unama.br/graduacao/engenharia-civil/tccs/2013>, acesso em 28 mar 2015

MARTINS, Marcelo Melo. Estudo De Bases De Pilares Metálicos Pelo Método Dos

Elementos Finitos. Belo Horizonte: Escola de Engenharia – Universidade Federal de

Minas Gerais, 2002. Disponível em <http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/ >, acesso em

08 abr 2015.

INSTITUTO BRASILEIRO DE SIDERURGIA/CENTRO BRASILEIRO DE

CONSTRUÇÃO EM AÇO. Galpões Para Usos Gerais, 3ª ed. Rio de Janeiro:

IBS/CBCA, 2004. Disponível em <http://www.engmarcoantonio.com.br/crbst_1.html >,

acesso em 08 mar 2015.

NUNES, Rosana Aparecida Ferreira. Avaliação de Desempenho Estrutural de

Coberturas em Estrutura de Aço na Forma de Arco Circular e Parabólico. Ouro

Preto: Escola de Minas, Departamento de Engenharia Civil – Universidade Federal de

Ouro Preto, 2011. Disponível em <

http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2730>, acesso em 13 abr 2015.

NETO, Augusto Cantusio. Estruturas Metálica II – Notas de Aulas. Campinas:

CEATEC – PUC Campinas, 2007. Disponível em <

http://www.acn.eng.br/imagens/downloads_acad/EM%20II.pdf >, acesso em 13 abr

2015.

16

Anexo 1

Fotos do grupo durante visita técnica

(28 de março de 2015)

Componentes, da esquerda para a direita: Leandro Moura, Marcos Souza, Andrey Salomão, Victor

Oliva, Caio Lima e Wesley Sanches.

Vista Longitudinal do Galpão em montagem

Documents

Estrututura Metálica