tcc UNIP final . ENGENHARIA CIVIL

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
Guilherme Augusto Jun Yoshimura RA T759GC-2
Atilla Juliano – RA b53aff1 
Dorival Merlin Filho – RA A684751
Vinicius Herminio da Silva – RA A221AJ-9
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Galpões em estrutura metálica: 
“Conceitos gerais e estudos de caso.”
São Paulo
2014
UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
Guilherme Augusto Jun Yoshimura RA T759GC-2
Atilla Juliano – RA b53aff1 
Dorival Merlin Filho – RA A684751
Vinicius Herminio da Silva – RA A221AJ-9
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Galpões em estrutura metálica: 
conceitos gerais e estudos de caso.
Trabalho de Conclusão de Curso: Curso de engenharia civil para alunos do 9º semestre noturno da unidade Bacelar – UNIP.
Orientador: Profº Rene.
São Paulo
2014
RESUMO
A execução de estrutura metálica para galpões é o objeto de estudo deste trabalho, e busca constatar na execução a correta utilização de normas e critérios para estruturas metálicas, conceituando suas características particulares tanto na fase de projeto quanto na execução, para fins de uso comercial e/ou industrial. Para alcançar o objetivo, utiliza pesquisa bibliográfica, onde é possível conceituar o material aço estrutural, suas propriedades e vantagens na construção metálica, além de definir quais são e para que servem as partes integrantes de uma estrutura deste material, parâmetros de calculo, montagem e fabricação. 
Neste trabalho também iremos pautar novas tecnologias e diversos materiais usados na construção de Galpões tanto de uso comercial quanto industrial, abrangendo as características, vantagens, desvantagens e valor empregado sobre o material analisado.
Foi utilizado o método de estudo de caso para a definição conclusiva. Na oportunidade do estudo, é possível constatar erros na execução, bem como nas etapas que compõem todo o processo construtivo. Conclui-se que, apesar de apresentar-se um bom projeto, ainda podem ocorrer erros na execução, e que mediante um acompanhamento de profissional capacitado, esses erros podem ser antecipados a execução e minimizados para o sucesso da construção. Outro item que será analisado é o custo de construção do galpão analisado visando ter um parâmetro de benefícios de determinas soluções empregadas. 
Palavras-chaves: Estrutura, metálica, Aço e galpão. 
ABSTRACT
The execution of steel structure for sheds is the subject of this work, and seeks finds in implementing the correct use of standards and criteria for metal structures, conceptualizing its particular characteristics in both the design phase and in the implementation, for commercial use and / or industrial. To achieve the goal, uses literature, where it is possible to conceptualize structural steel the material, its properties and advantages in metal construction, in addition to defining what are and what are they members of a structure of this material parts, parameters calculation, assembly and manufacture.
	In this work we will also guided many new technologies and materials used in the construction of sheds both commercial and industrial use, covering the characteristics, advantages, disadvantages and employee value on the material considered.
The method of case study for conclusive definition was used. On the occasion of the study, it is possible to see errors in the implementation, as well as the steps that comprise the entire construction process. We conclude that, despite having become a good project, errors can still occur in the execution, and monitoring through a trained professional, such errors can be anticipated and minimized to running a successful construction. Another item to be discussed is the cost of building the shed analyzed aiming to have a parameter of benefits you calculate solutions employed.
Keywords: Structure, Metal, Steel and shed.
SUMARIO
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................1
2. OBJETIVOS ................................................................................................1
 Objetivo Geral ...................................................................................1
 Objetivo Especifico ...........................................................................1
3. GALPÕES METALICOS..................................................................................1
3.1 Conceitos gerais..................................................................................1
3.2 Tipos de Galpões ..............................................................................1
3.3 Métodos usuais de construção de galpões metálicos ........................1
3.4 Materiais empregados em galpões metálicos ........................1
4. PARÂMETRO TECNICO DE ESTRUTURA METALICA PARA GALPÃO .....1
4.1 Documentos do projeto; ..............................................................................1
4.2 Parametros de projeto; ......... ............... ............... ............... .........................1
4.3 Aberturas e estruturas laterais; ...... ............... ............... ............................1
4.4 Forças atuantes na estrutura; ............ ............... ............... ......................1
4.5 Dimensionamento de terças e vigas laterais; ...... ............... ............................1
4.6 Calculo de Pórticos; ............. ............... ............... ............... .....................1
4.7 Dimensionamento Pilares e vigas; ......... ............... ............... .........................1
4.8 Contraventamento de planos horizontais e verticais; ............. .....................1
5. ESTUDO DE CASO ........................................................................................1
	5.1 Galpão Comercial ..............................................................................1
6. CONCLUSÃO .................................................................................................1
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...............................................................1
1. INTRODUÇÃO
A estrutura metálica oferece inúmeras vantagens na Engenharia Civil. Podemos citar a grande variabilidade de formas, redução de tempo de construção, racionalização de materiais, alta resistência do material e, no que diz respeito à segurança, por se tratar de um material único e homogêneo os valores de limite de escoamento, ruptura e módulo de elasticidade são bem definidos. (Bellei, 2003). 
	Um breve histórico sobre o emprego do aço na construção civil do Brasil,de acordo com Bellei (2000, p.1): O início da fabricação em ferro no Brasil deu-se por volta de 1812. Acredita-se que a primeira obra a usar ferro fundido no Brasil, no estaleiro Mauá, em Niterói, RJ, foi a Ponte de Paraíba do Sul, no Estado do Rio de Janeiro, com cinco vãos de 30 metros, cuja data de construção é de 1857, estando em uso até hoje. A primeira obra em que se usou aço importado em edifícios no Brasil foi o Teatro Santa Izabel, em Recife. Os avanços tecnológicos desde o início do emprego do aço até os dias atuais, permitem um grande campo de pesquisa, fato comprovado por exemplo, com a adição de componentes químicos a liga de ferro e carbono, proporcionando aços de alta resistência. Apesar da fabricação das estruturas em aço no Brasil ter-se iniciado no século passado, seu uso em construções de edifícios é pouco utilizado no âmbito nacional. Curiosamente, o Brasil hoje é um grande produtor de aço, porém ainda é conservador em se tratando de edifícios, além de, economicamente, a construção em aço ser tarifada com alíquota de IPI em 5% e a construção em concreto ter tarifa de 0%, reduzindo o interesse comercial em construções desse tipo. Porém, a estrutura metálica vem ganhando um grande espaço na utilização em construções de pequeno e médio porte, como no caso de galpões comerciais e industriais metálicos, por se tratar de uma construção rápida, limpa e de custo baixo, comparativamente à construção em concreto. 
	Sabe-se que, paraobter um resultado satisfatório em uma obra, seja ela de concreto ou estrutura metálica, é indispensável um planejamento, que envolve a elaboração de um projeto, pois é necessário saber empregar o melhor material para a finalidade de uso. Nesse contexto, o trabalho aborda o uso da estrutura metálica para a execução de coberturas em galpão industrial. 
	Este trabalho mostra a importância da execução de montagem nas estruturas metálicas e pelo fato do trabalho estar focado em estrutura e coberturas de galpões industriais, com auxílio do estudo de caso, é mostrada uma cobertura executada utilizando-se das atribuições de projeto e normas e faz-se uma análise crítica das etapas integrantes de todo o processo construtivo, com seus erros e acertos. 
	Cabe ressaltar ainda, que serão mencionados conceitos fundamentais, tais como o que é aço, suas propriedades, conceitos de projeto, tipologias de galpões, partes integrantes deste e fases de construção e montagem.
2. OBJETIVO
		Atualmente, é constante a busca por métodos mais eficientes de trabalho, que proporcionem atingir o melhor desempenho em menor prazo. Pensando nisso, uma obra bem sucedida começa com um bom projeto, e transpõe-se para todas as etapas seguintes do trabalho,abordando no caso da estrutura metálica, até o complemento da fase de montagem. 
2.1 – Objetivos gerais
	Esse trabalho mostra as partes integrantes de um galpão em estrutura metálica, e de uma maneira geral, o que são e para que servem seus elementos, as fases de fabricação e montagem a serem seguidos e como executar uma construção metálica atendendo a critérios de planejamento e normas. 
2.2 – Objetivos específicos
		Será estudada a execução de um galpão em estrutura metálica nos seus aspectos de concepção de projeto, suas partes integrantes e etapas de construção, para identificar erros cometidos durante as etapas construtivas, pela falta de planejamento adequado ou execuções não apropriadas. 
3.1 CONCEITOS GERAIS
3.1.1 PROPRIEDADES DO AÇO
O aço pode ser definido como uma liga metálica que possui em sua composição 98% de ferro e pequenas quantidades de carbono, de 0,002% a 2% (DIAS, 1997). Contudo, também podem ser adicionados outros elementos.
Para Bellei, a compreensão das propriedades do aço é essencial para os profissionais, já que pode-se conhecer o seu comportamento em determinadas situações. O gráfico da figura 3.1 Tensão-Deformação nos mostra claramente um dos comportamentos do aço.
Figura 3.1 Gráfico Tensão x Deformação (Bellei, 2004)
As propriedades mecânicas definem o comportamento dos aços quando sujeitos a esforços mecânicos e correspondem às propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e transmitir esforços que lhe são aplicados, sem romper ou sem que ocorram deformações excessivas (DIAS, 1997, p.24).
Portanto, das propriedades mecânicas decorre a escolha adequada do produto a ser utilizado em materiais metálicos. As características do aço são: Elasticidade, Plasticidade, Ductilidade, tenacidade.
 As propriedades do aço podem sofrer alterações de acordo com a sua química dos elementos de liga. Esses elementos de liga são de relevante importância, já que, no processo de fabricação do aço, se as composições químicas forem alteradas, esta influenciarão positivamente ou negativamente no aço (Dias, 1997).
Podemos citar alguns elementos de liga como: Carbono (C), Manganês (Mn), Silício (Si), Enxofre (S), Fósforo (P), Cobre (Cu), Níquel (Ni), Cromo (Cr), Nióbio (Nb). A tabela 3.1 mostra os fatores positivos e negativos dos elementos de liga do aço.
Tabela 3.1 – Influencia dos elementos de liga nas propriedades do aço
Fonte: DIAS, 1997
3.1.2 - PRODUTOS DE AÇO PARA USO ESTRUTURAL
	De acordo com Bellei, (2000) os principais materiais usados como elementos ou componentes estruturais são: 
•chapas finas à frio, com espessuras-padrão de 0,30 mm a 2,65 mm e fornecidas em larguras-padrão de 1,00 m, 1,20 m e 1,50 m e comprimentos-padrão de 2,00 m e 3,00 m, sob a forma de bobinas. Seu uso: em esquadrias, dobradiças, portas, batentes, calhas e rufos;
•chapas finas à quente, com espessuras-padrão de 1,20 mm a 5,00 mm e fornecidas em larguras-padrão de 1,00 m, 1,20 m, 1,50 m e 1,80 m e nos comprimentos-padrão de 2,00 m, 3,00 m, 6,00 m, além sob a forma de bobinas. 
Seu uso: em perfis de chapa dobrada, construção de estruturas leves, em coberturas como terças e vigas de tapamento;
•chapas zincadas, com espessuras-padrão de 0,25 mm a 1,95 mm e fornecidas em larguras-padrão de 1,00 m e comprimentos-padrão de 2,00 m e 3,00 m e também sob a forma de bobinas. Seu uso:telhas para coberturas e tapamentos laterais, calhas, rufos,caixilhos, dutos de ar condicionado, divisórias;
•Chapas grossas, com espessuras-padrão de 6,3 mm a 102 mm e fornecidas em diversas larguras-padrão de 1,00 m a 3,80 m e nos comprimentos-padrão de 6,00 m e 12,00 m. Seu uso: em construções de estruturas metálicas, para a formação de perfis soldados para trabalhar como vigas, colunas e estacas;
•Perfis laminados estruturais, são perfis laminado à quente, de variadas dimensões e pesos, fornecidos em sua ma
ioria em barras de 6,00 m. Seu uso: na fabricação de estruturas e secundariamente como caixilhos e grades. Perfis leves são de dimensões menores que 80 mm, perfis médios de 80 a 200 mm e perfis pesados acima de 200 mm;
•tubos estruturais com e sem costura, com grande variabilidade de espessuras, com fornecimento em comprimento-padrão de 6,00 m. Seu uso: como elementos estruturais principalmente na formação de treliças espaciais, corrimãos;
•barras redondas, com amplo número de bitolas e em sua maioria fornecida em barras de 12,00 m. Seu uso: confecção de chumbadores, parafusos, tirantes;
•barras chatas, nas dimensões de 38x4,8 mm a 304,8x50,8 mm e nos aços 1010 a 1020 e A36;
•perfis soldados, com grande variabilidade deespessuras e dimensões, por serem compostos a partir de três chapas, a ABNT (NBR 5884/80) padronizou três series, conforme Figura 5.2. Seu uso: Estruturas metálicas médias e grande porte, reforços, plataformas,pipe-rack ́s, entre outras;
•perfis estruturais em chapa dobrada,tem grande variabilidade de dimensões, com espessuras variando de 1,50 mm a 8,00 para alguns fabricantes. Seu uso: vem sendo aplicados de forma crescente na execução de estruturas leves, como terças ou vigas de tapamento no caso de galpões industriais. 
3.1.3 - VANTAGENS DE ESTRUTURAS EM AÇO 
Mediante o Seminário “Uso do aço no Brasil” da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo: (1989), são vantagens das estruturas: 
•Redução no tempo de construção; 
•Economia de Fundações; 
•Redução das dimensões nas colunas; 
•Redução da altura de vigas; 
•Mínimo desperdício de material; 
•Facilidade de manutenção; 
•Facilidade de reforço; 
•Oferecem grande margem de segurança,pois trabalha com produto único e homogêneo, com propriedades físicas e mecânicas definidas. 
•Redução no custo da obra; 
•Redução no custo na administração da obra; Otimização do nível de qualidade em seus produtos, visto a padronização de fabricação dos mesmos. 
3.1.4 - TIPOS DE ESTRUTURAS EM AÇO
Segundo Dias (1997), os tipos de estrutura são classificados em: 
•Estruturas de edifícios de múltiplos andares, 
•Estruturas de galpões, 
•Estruturas de obras de arte, 
•Estruturas reticuladas, 
•Estruturas tubulares, 
•Estruturas espaciais, 
•Estruturas de armazenagem, 
•Estruturas estaiadas ou tencionadas. 
3.1.5 - ESTRUTURAS DE GALPÕES INDUSTRIAIS E SEUS COMPONENTES
A figura abaixo mostra as estruturas de galpões industriais mais utilizados. 
(fonte: autoria própria) Estrutura metálica para galpão em perspectiva.
3.2 Tipos de Galpões
No mercado brasileiro da construção em aço, há uma predominância de estruturas de um único pavimento, destinadas ao uso comercial e industrial. Dentro desse importante segmento os galpões lideram as construções com soluções econômicas e versáteis para uma larga faixa de vãos e uma infinidade de aplicações na construção e na indústria,tais como pequenas fábricas, depósitos, lojas, academias, ginásios cobertos, garagens, entre outros. Com a introdução no mercado brasileiro dos perfis laminados de abas paralelas tipo W os galpões em pórticos ampliaram sua competitividade com soluções simples, limpas, rápidas e econômicas. Portanto torna-se importante conhecer todas as tipologias dos galpões em pórtico e suas características, de forma a empregar sempre a concepção mais adequada e econômica para a obra.
Observar também que em alguns casos uma nova concepção, mistura de duas outras, pode juntar características interessantes e melhorar ainda mais a solução para o galpão ou às obras industriais.
Todas as tipologias podem ser de vão único, para pequenos vãos ou grandes vãos livres sem colunas internas ou, de vãos múltiplos, para grandes áreas cobertas ou quando o tipo de ocupação permite colunas intermediárias.
	3.2.1 TIPOS DE GALPÕES EM PÓRTICO
Existem dois tipos básicos de galpões em pórticos, definidos em função do tipo de estrutura transversal portante: os pórticos de alma cheia, que utilizam os perfis maiores laminados ou soldados como elementos principais da estrutura: e os pórticos treliçados, que empregam perfis menores formando reticulados em treliça para compor os elementos principais da estrutura.
O tipo da estrutura transversal (alma cheia, treliçado, entre outras) associado à distância entre elas (espaçamento entre pórticos), define o conjunto portante do galpão, que deve ser ajustado para obter, não a estrutura de menor peso, mas a estrutura que melhor atende as condições específicas da obra em análise.
Espaçamentos menores favorecem os elementos secundários de cobertura e tapamento, reduzem as cargas em cada pórtico, mas aumentam o número de pórticos e, conseqüentemente, o número de bases e fundações. Espaçamentos maiores aumentam os elementos secundários da cobertura, como as terças, que em muitos casos podem utilizar perfis laminados tipo I com economia e ainda reduzem o número de pórticos e de fundações. As concepções de alma cheia são as mais limpas, com menor número de elementos, têm a fabricação facilitada, sua montagem é mais rápida, a manutenção é mais simples, mas consomem mais aço.
Como consomem muito menos serviços para a sua execução, os custos finais são competitivos e são indicadas para os galpões pequenos e médios. Os galpões de alma cheia formam pórticos rígidos, compostos das colunas e vigas inclinadas, ligados por conexões resistentes a momento. A estrutura em pórtico é estável no seu plano e libera um vão livre sem os obstáculos, como contraventamentos. A inclinação da cobertura influi significativamente no comportamento do pórtico.
As inclinações menores favorecem um telhado mais plano. ideal para grandes áreas sem calhas, mas reduzem a eficiência do pórtico, exigindo seções maiores para as colunas e vigas. Já as inclinações maiores, favorecem o comportamento dos pórticos, mas podem exigir um maior número de calhas. Como as solicitações máximas ocorrem nas ligações entre as colunas e vigas, podem-se usar mísulas para aumentar as seções nestes pontos, facilitando também o lançamento das ligações. As mísulas são normalmente obtidas do corte em ângulo do próprio perfil usado para as vigas.
As bases podem ser rotuladas, mais convenientes para as fundações, ou engastadas, favorecendo a rigidez e a estabilidade da estrutura. A opção deve ser feita de forma a obter a melhor solução para o conjunto estrutura/fundações.
	3.2.1.2 SEM PONTE ROLANTE
Os galpões sem ponte rolante são os mais simples e rápidos, normalmente empregados desde pequenas coberturas para instalações comerciais até ginásios poliesportivos de grandes vãos.
A carga predominante é o vento, porque, normalmente, são utilizadas telhas metálicas de pouco peso e exigem poucas instalações. As tipologias abaixo e suas variações são as mais utilizadas para pórticos com perfis laminados.
	3.2.1.2 Pórtico simples de alma cheia
Uma estrutura simples e simétrica com cobertura inclinada que tem vão livre de 15m a 45m e altura de 5m a 12m. A inclinação da cobertura fica entre 5° e 20° e o espaçamento entre os pórticos entre 6m e 12m. É comum a utilização de mísulas nas ligações das vigas com as colunas e na cumieira.
Figura 3.2.1 – Pórtico Simples
3.2.1.3 Pórtico Simples com viga Castelada ou Celular
A mesma estrutura do pórtico simples, mas utilizando para as vigas inclinadas os perfis laminados formando vigas casteladas ou celulares. Como os perfis podem aumentar a altura em aproximadamente 50%, sem aumentar a massa linear, consegue-se vencer vãos maiores, de até 60m.
3.2.1.4 Pórtico com tirantes
Com a colocação de tirantes, consegue-se reduzir os deslocamentos horizontais e os momentos nas colunas. São indicados para inclinações maiores que 15°. Observar, que para algumas atividades os tirantes podem ser um obstáculo indesejável.
(fonte: Bellei,2004) Figura 3.2.2 – Pórtico com Tirantes
	3.2.1.5 Pórtico com escora central
Para grandes vãos (maiores que 30m), e sem a necessidade de vão livre, o pórtico com escora central, pode reduzir as vigas, gerando uma estrutura mais econômica.
(fonte: Bellei,2004) Figura 3.2.3 – Pórtico com escora central
3.2.1.6 Pórtico com cobertura em Poligonal
O pórtico com cobertura em poligonal pode ser usado para grandes vãos onde a altura total do galpão deve ser reduzida. A utilização de tirantes horizontais pode tornar a solução mais econômica.
(fonte: Bellei,2004) Figura 3.2.4 – Pórtico Cobertura em Poligonal
3.2.1.7 Pórtico com Cobertura em arco
Os pórticos com cobertura em arco, são utilizados principalmente em função de necessidades arquitetônicas. A vigas laminadas são curvadas por calandragem a frio. Para vãos grandes. serão necessárias ligações nas vigas, que devem ser cuidadosamente detalhadas.
(fonte: Bellei,2004) Figura 3.2.5 – Pórtico Cobertura em Arco
3.2.1.8 Com ponte rolante
Os galpões com ponte rolante são mais complexos porque exigem apoio para o caminho de rolamento das pontes rolantes, normalmente empregados para instalações industriais pequenas ou grandes. Quase todas as tipologias empregadas nos galpões sem ponte rolante podem ser usadas também para os galpões com ponte rolante.
A carga predominante agora é a da ponte rolante, introduzindo esforços verticais, horizontais e impactos que devem ser resistidos pelos pórticos, mantendo sempre as deformações máximas dentro dos limites para a operação da ponte.
Para galpões com pontes rolantes leves, operadas com controles pendentes, as vigas de rolamento podem se apoiar em consoles soldados nas colunas de seção única, respeitando os afastamentos mínimos exigidos para a movimentação da ponte. Conforme figura 3.2.X
(fonte: Bellei,2004) Figura 3.2.6 – Pórtico com console
Para galpões com pontes rolantes médias ou com caminho de rolamento de maior altura, será necessário utilizar perfis diferentes para os segmentos abaixo e acima do apoio das vigas de rolamento para obter um conjunto econômico, respeitando as folgas necessárias para a movimentação da ponte rolante. Conforme figura 3.2.2X
(fonte: Bellei,2004) Figura 3.2.7 – Pórtico com coluna escalonada
Portanto, ao projetar um galpão deve estar claro para o projetista as características deste como:
 A finalidade ou uso industrial a que este galpão se destina, definindo certos parâmetros de projeto:
Dimensões de pé direito
Dimensões dos vãos longitudinais e transversais, relativamente a dimensão do terreno a ocupar.
Locação e dimensão de aberturas
Necessidades de lanternim:
Necessidade de ventilação lateral
Necessidade de calha, etc.
 Condições Econômicas:
Base da coluna: rotulada ou engastada
Perfis disponíveis: dotados ou laminados
Tipo da estrutura: alma cheia ou treliçada
 Arquitetura: forma x função
Disposição dos fechamentos laterais e frontais ao longo dos eixos
Tipos de revestimentos de piso, fechamentos e aberturas laterais, cobertura e estruturas a serem empregados.
Implantação e volumétrica daconstrução
Ações atuantes:
Dimensionamento das cargas permanentes
Sobrecarga de cobertura 
Carga de ventos
Deformações e deslocamentos permitidos
Dimensionamento dos tipos (estáticos ou dinâmicos) das cargas de equipamentos
3.4. MATERIAIS EMPREGADOS EM GALPÕES METALICOS.
Um dos parâmetros a ser entregue no memorial que faz parte do projeto é a lista de materiais a serem empregados, portanto, segue abaixo um relação das opções de materiais comumente empregados conforme norma NBR8800/08. 
Estrutura metálica:
Perfis laminados, perfis soldados e chapas estruturas com AÇO ASTM A-36.
Perfis de chapa dobrada: ASTM A-570 grau C ou SAE 1010/1020;
Barra redonda rosqueada: ASTM A-36 e SAE 1010/1020;
Observação: A NBR8800 não prevê a utilização dos aços SAE 1010/1020 comobarra redonda, apesar de serem os mesmos utilizados como tirantes para travamento lateral de terças e/ou vigas laterais e chumbadores.
 Parafusos:
Comuns: ASTM A-307
Alta Resistência: ASTM A-235
Eletrodos para solda: E70xx da AWS
Telhas para fechamentos laterais, frontais e cobertura: O fechamento em telhas metálicas possui como principais vantagens a grande rigidez á flexão, vencendo vãos livres entre terças de cobertura ou estruturas laterais de 7 metros ou mais. Atualmente, são fabricadas com grandes alturas de ondas, de 100mm ou mais, possuindo uma variedade de formas.
Aço galvanizado, com ou sem pintura
Aluminio, com ou sem pintura
Fibrocimento
Translúcida (plástica ou fibra de vidro)
4. PARÂMETRO TECNICO DE ESTRUTURA METALICA PARA GALPÃO
4.1- Documentos do projeto
Na entrega completa do projeto executivo, devem constar os seguintes documentos necessários para informação ao construtor e cliente para total concepção do galpão projetado. Desta forma segue os seguintes documentos:
Memorial Descritivo: 
Neste documento consta a concepção do galpão, especificação de materiais, fabricação e montagem das partes do componentes.
Memorial de Calculo:
Elaborado pelo engenheiro projetista estrutural, cuja responsabilidade técnica presente no cálculo, deverá conter todas as informações necessárias á elaboração dos desenhos de projeto. Como o nome diz, é um memorial dos cálculos e considerações dotadas , seus parâmetros aplicados para futuras reanalises de desenhos e modificações estruturais. Neste contém:
Sistema estrutural claramente explicativo;
Dimensões do galpão;
Normas e critérios adotados;
Cargas atuantes no galpão;
Dimensionamento e especificações de todos os elementos componentes;
Croquis explicativos dos detalhes especificados;
Considerações importantes sobre a utilização da estrutura, cargas, fabricação das peças e montagem;
Desenho de Projeto:
	Contem todos os desenhos necessários a construção do galpão, e pode-se ser dividido em três grupos:
1º- Desenhos de projeto: informações como detalhes construtivos como pedidas, especificações de materiais, cargas adotadas tanto na estrutura como na fundação, detalhes de conexões, medidas e locação das peças estruturais e notas gerais de projeto.
2º - Desenhos de detalhes ou fabricação: informações para fabricação ou construção das peças, contendo dimensões detalhadas das peças e conjuntos, especificação dos materiais usados, operação de soldas, especificação de detalhes especiais na fabricação e instrução de inspeção á fabricação. 
fonte: arquivo próprio)Imagem 1.1 – Considerações dotadas de solda de projeto.
fonte: arquivo próprio)Imagem 1.1 – Detalhe de projeto de peça estrutural 
3º - Desenho de montagem: contem informações necessárias a montagem da estrutura como marcação das peças, notas gerais de montagem e cuidados especiais de montagem e operação. 
(fonte: arquivo próprio) Imagem 1.1 – Desenho de montagem em perspectiva
(fonte: arquivo próprio) Imagem 1.1 – Projeto de detalhe de montagem de viga treliça, comum em detalhe de galpão. 
4.2 Parâmetros de projeto
Neste item de projeto deve constar as características físicas e estruturais do galpão como tipo de cobertura a ser dotada, por exemplo, com sheds de ventilação, com ou sem iluminação natural zenital, com formas arquitetônicas específicas e a tipologia de cobertura e estrutura com uso de vigas treliças ou tipo alma cheia. 
Também devem estar esclarecidos as soluções e dimensões como vãos transversais, dos módulos estrutural tanto transversal como longitudinal, com decisão de alturas dos pés direito do galpão do piso a cobertura (relativo ao uso e ocupação funcional da área) , se o galpão terá uso da pontes rolantes, decisão da tipologia dos fechamentos laterais e frontais relativo ao uso de materiais e se possui ventilações e aberturas, comprimento total do edifício e sua forma relativo ao terreno ocupado. 
Portanto, contam declarados neste documento as informações técnicas básicas para inicio e partida da concepção do projeto e seus cálculos. 
4.3 Aberturas e estruturas laterais
Em galpões que não possuem mecanicamente renovação de ar interno gerado por equipamentos e funcionários que geram calor, o uso de ventilação natural deve ser feita deforma pelo chamado “efeito lareira”,cujo ar externo penetra pelas aberturas colocadas nas partes inferiores dos fechamento laterais e frontais, e o ar interno que deve ser renovado e quente deve sair pelas aberturas superiores normalmente instaladas em coberturas através de sheds ventilados. 
As alturas das aberturas tanto laterais com de cobertura podem ser calculados da seguinte forma:
Parametros iniciais a serem dotados: 
V = volume interno do galpão em m³;
Velocidade do vento no exterior do galpão considerada nula;
V = velocidade de saída do ar através da abertura da cobertura, considerada entre 1 e 1,5 m/s;
L= comprimento total do galpão em m;
N+ numero de vezes que o ar interno do galpão vai ser renovado por hora, considerado de 15 a 30 renovações por hora;
h1 = altura da abertura lateral
h2 = largura da abertura da cobertura
FORMULA: 
h2 = n.V / L.v.3600 (em metros)
e
h1= 1,5h2 / 2 (em metros) , considerando que são duas aberturas laterais (uma década lado do galpão) e que a soma delas deve ser 1,5 (uma vez e meia) a abertura da cobertura. 
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Imagem 1.1 – Desenho demonstrativo do fluxo de renovação do ar interno.
4.4 forças atuantes na estrutura
Um dos principais parâmetros básicos que o projetista deve considerar no inicio dos projeto estrutural é as considerações de forças atuantes que a estrutura será submetida, tendo nesta fase os requerimentos presentes em norma como a NBR8800 que determina as ponderações e fatores a ser seguido nas seguintes cargas:
A – Cargas Permanentes;
É formada principalmente pelo peso próprio de todos os elementos constituintes da estrutura, equipamentos, materiais de fechamentos e acabamentos, de cobertura ou que possam carregar a estrutura de forma permanente. 
Os pesos de materiais específicos na construção possuem em tabela suas cargas por metro quadrado, porem com a ausência de informações, devem ser calculados através da NBR6120.
B- Cargas Variáveis;
As cargas variáveis são aquelas que resultam do uso ou ocupação do edifício, no caso, são considerados o vento (item C) e a sobrecarga podendo ser uniformemente distribuída ou pontual. 
De acordo com a norma NBR8800, “nas coberturas comuns, não sujeitas a acúmulos de quaisquer materiais, e na ausência de especificações em contrário, devem ser prevista uma sobrecarga nominal mínima de 0,25 kN/m². Considerar também que exista especificação particular para o galpão será permitida uma sobrecarga mínima de 0,15 kN/m². 
C – Ação do Vento;
De acordo com a NBR 6123, seguem os seguintes parâmetros:
Velocidade básica do vento: V0 = 40m/s .
Fator topográfico S1=1
Fator de rugosidade S2 conforme tabela abaixo, considerado Classe de estrutura C;
Fator estatístico S3 = 0,95 para o edifício; para elemento de vedaçãoserá usado simplificadamente o mesmo valor.
Velocidade característica do vento Vk e pressão de obstrução p:
 Coeficiente de pressão Cpe e de forma externos Ce para as paredes (ver tabela abaixo referente a NBR 6123)
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Imagem 1.1 : tabela de coeficiente de pressão para paredes.
Coeficiente de pressão Cpe e de forma externos Ce para os telhados (ver tabela abaixo referente a NBR 6123)
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Imagem 1.1 : tabela de coeficiente de pressão para cobertura.
Considerando os fechamentos verticais e horizontais do galpão em chapas trapezoidal metálicos, será desprezado a possibilidade de abertura dominante em qualquer face do galpão quando ocorrer vento forte, apesar da previsão de portões como aberturas nos fechamentos frontais. (conforme norma NBR6123)
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Imagem 1. : consideração ao coeficiente de pressão interna.
Portanto, as valores resultantes dos coeficientes de pressão são previstos da imagem abaixo temos: 
Para fechamentos laterais e frontais.
Cpe = 1,0 		Cpe = 0,7
Cpi = 0,2 		Cpi = 0,3
Soma = 1,2	 Soma = 1,0
Para fechamento de cobertura.
Cpe = 1,4 		
Cpi = 0,2 		
Soma = 1,6
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Esforços finais de vento no pórtico do galpão, que a carga do vento determinada para cada trecho será dada por:
q = p x C x v, com;
q = carga em cada trecho, N/m;
p = pressão de obstrução em KN/m², função da altura, calculado anteriormente;
v = espaçamento longitudinal entre pórticos de 6 metros.
C = coeficiente das hipóteses 1 e 2, (ver a imagem a seguir)
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Imagem 1.1 : Hipoteses 1 e 2 de carga de vento.
Desta forma se aplica cada hipótese da seguintes forma:
- Hipótese 1 é a soma do efeito do vento lateral (α = 90º) com Cpi = -0,3 (sucção
interna)
- Hipótese 2 é a soma do efeito do vento lateral (α = 90º) com Cpi = +0,2 (pressão
interna)
- As hipóteses com vento frontal (α = 0º) conduzem a esforços finais inferiores aos
das hipóteses acima.
- simplificação das hipóteses de vento: as cargas de vento nas colunas do edifício
poderão ser simplificadas, para facilitar o cálculo, a critério do engenheiro de
estruturas.
Desta forma, segue abaixo as ponderações das cargas de pressão por trecho relativo ao vento.
 
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Imagem 1.1: Hipoteses 1 e 2 de ventos simplificados.
4.5 Dimensionamento de terças e vigas laterais
Dimensão a ser definida em relação ao material de cobertura a ser utilizados, tipologia do sistema estrutural de cobertura e cargas atuantes como peso próprio, sobregargas e ações do vento. 
Os fabricantes ao determinar o espaçamento entre as terças que através de ábacos ou tabelas dos catálogos consideram os seguintes fatores:
Tipo e espessura da telha
Condição de continuidade da telha: biapoiada, sobre 3 apoios ou sobre 4 apoios.
Carga atuante sobre a telha, descontando o peso próprio
Flecha máxima admissível para a telha, com a carga considerada: 1/180 ou 1/120 do vão. 
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Imagem 1.1: característica e especificação do material de cobertura, no caso telha trapezoidal metálica. 
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Imagem 1.1: ações atuantes nas telhas de cobertura como carga distribuída.
4.6 Calculo de Pórticos
Este item deve ser calculado através de formulários usualmente encontrados em manuais de engenharia. Este processo é demorado, consumido tempo considerável do engenheiro estrutural. Também calcula pelas definições das cargas como peso próprio, cargas permanentes e acidental, além da carga de vento, como pode ser visto na imagem abaixo:
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Imagem 1.1: exemplo de resultados dos cálculos de esforços para o pórtico.
4.7 Dimensionamento Pilares e Vigas
Dimensionamento que deve ser considerado através do fluxograma baseado na NBR8800 e para simplificar os cálculos pode ser adotado as tabelas do volume III do Manual Brasileiro da Construção Metálica. 
Basicamente, o calculo é relativo as dimensões entre pilares e dos perfis como altura das peças e cargas aplicadas. 
4.8 Contraventamento da planos horizontais e vertical.
Os contraventamentos dos planos da cobertura são aplicados nos vãos extremos de tal forma que eles possam resistir diretamente ao vento incidente nos fechamentos frontais. Estes devem dar apoio as aos pilares de fechamento laterais que são atuantes nas reações de apoio destes.
A rigidez do plano de contraventamento sempre é obtida por diagonais colocadas em forma de “X”, possibilitando trabalhar uma metade tracionado e outra metade comprimida. 
A simplificação usual de dimensionamento do contraventamento se faz ao desconsiderar a existência das diagonais comprimidas e considerar apenas as tracionadas, de forma a obter um treliçado isostático de solução simples. Considerando normalmente ao ser dimensionada com esbelteza próxima do limite máximo de 300. 
(fonte: Centro Brasileiro da Construção em aço – CBCA) Imagem 1.1: esforços longitudinais de vento e aplicação do contraventamento nos planos de extremidades do edifício.
5. ESTUDO DE CASO 
O estudo de caso a ser analisado é a ampliação de um galpão situado na av. Armando Grecco, nº 97, na cidade de Mauá em São Paulo. Esta obra pertence a empresa Saint-Gobain Vidros S.A, e foi escolhido devido a suas instalações estruturais em estrutura metálica destinado a galpão que é o tema principal deste trabalho.
Os serviços presentes nesta obra iniciaram com a produção de um projeto arquitetônico, e após definido em formato de anteprojeto, iniciou o processo de produção dos projetos complementares de fundação que exigiu sondagem do solo, de instalações como elétrica, hidráulica e climatização, e por ser um galpão industrial teve a necessidade de projetos de instalações mecânicas e industriais, e detalhamento de instalações de equipamentos. 
Esta obra possui uma característica de obra rápida e seca, devido suas estruturas e coberturas metálicas, no tipo de fundação escolhida e na versatilidade dos fechamentos verticais. 
Após as definições dos projetos complementares, iniciou a produção dos projetos executivos para finalizar com um planejamento em cronograma da obra e base orçamentária para concorrência de construção do galpão.
Segue lista abaixo de projetos necessários para execução:
Projetos de remanejamento de interferências.
projetos estruturais de fundação e infra-estrutura, da ampliação e do galpão novo. 
projetos estruturais das estruturas metálicas da ampliação, galpão novo e adequações. 
projetos de cobertura e fechamento lateral integral. 
projeto de desmontagem e escoramento do galpão a ampliar. 
projeto da cobertura de interligação entre o Temperado e Laminado. 
projeto de utilidades, canaletas industriais de passagem de eletrificação e tubulações industriais, definição para piso e juntas de dilatação. 
projetos estruturais de piso industriais. 
projetos de drenagem de águas pluviais. 
projetos de sistema de proteção de descargas atmosféricas, apenas da área a ser ampliada e galpão novo. 
projetos de ampliação de rede de proteção e combate a incêndios, da área a ser ampliada. 
projeto estrutural da cave SACO. 
projeto de instalações hidráulicas industriais, ar comprimido, águas industriais.
projeto de água e esgoto doméstico devido as novas edificações
Após as contratações das empresas executoras, iniciou a construção do canteiro de obras que são instalações auxiliares e de apoio aos funcionários da obra. No canteiro de obras foram instalados containeres metálicos, instalações elétricas e hidráulicas, visando acomodar as empresas conforme NBR 1367e NR 18, que delimita plenas condições de trabalho na construção civil. 
Após a instalação do canteiro de obras, iniciou-se a movimentação de terra para deixar o nível único como um grande platô para receber a compactação do solo movimentado. Em seguido foi contratada uma empresa para realizar a locação da obra de forma topográfica, nivelando e alinhando os eixos e suas bases. 
A sondagem do terreno foi realizada conforme a planta, em anexo, que demonstra as localizações dos pontos e analise do solo, cuja base solida identificada para estaca tipo raiz fica em solo Silte areno-argiloso, com alteração de rocha, médio, cinza esverdeado. Com os eixos e bases definidas, inicia-se a execução da fundação cujo tipo definido foi a Estaca Raiz, com diâmetro de 25cm, comprimento de 12.00 metros, armadas com aço CA50, considerando fornecimento e lançamento de concreto fck 20,0 mpa, conforme imagens da execução das estacas:
(fonte: arquivo pessoal) Execução de estaca raiz.
(fonte: arquivo pessoal) Nesta imagem demonstra o equipamento de fundação e a armadura das estacas.
(fonte: arquivo pessoal) Nesta planta de localização dos blocos e estacas observa que cada bloco possui duas estacas, totalizando 22 blocos e 44 estacas executadas. O detalhe dos blocos com suas respectivas armações foram executadas conforme projeto abaixo:
(fonte: arquivo pessoal) Portanto, os blocos com dimensões nominais de 0,46 x 1,00 x 0,80 metros estão interligados e travados por uma viga baldrame também em concreto armado, na execução desta viga foi necessária a escavação manual de vala, realizada a compactação do solo para nivelar com diferença de nível para altura de 0,85m sendo considerado 5 cm de lastro de concreto magro. O concreto utilizado nos blocos e vigas baldrames é de característica estrutural de fck 20,0 mpa. 
(fonte: arquivo pessoal) Abertura manual das valas para ser executada a viga baldrame.
(fonte: arquivo pessoal) Produção da armação dos blocos e ferragens para armadura das vigas baldrames.
(fonte: arquivo pessoal) As formas foram executadas para receber a armação e concreto.
Após realizar a desforma das vigas baldrames, foram executadas a impermeabilização com aditivo Vedacit e pintura asfaltica Neutrol, sendo considerada duas demãos. E após o período esperado para secagem da impermeabilização as valas foram aterradas até o nível da face superior destas estruturas para receberem a alvenaria e pilares metálicos.
Após a execução da estrutura de base, iniciaram as montagens da estrutura metálica com uso de inserts metálicos como elemento de transição entre o pilar metálico e o bloco de concreto, sendo este fixado com chumbadores metálicos de bitola #1/4” e travados na armação do bloco, como demonstrado do detalhamento abaixo:
(fonte: arquivo pessoal) Com a instalação das bases metálicas, a base do pilar metálico é soldada sobre a chapa do insert chumbado ao bloco, sendo o pilar ligado por enrijecedores que aumentam a superfície de contato e ligação com o insert promovendo maior fixação e rigidez de ligação. 
Com os pilares levantados e estruturados são necessários a travamento superior de forma a suportar cargas horizontais e verticais. O sistema de travamento de contraventamento foi considerados na base de calculo devido a sua grande dimensão horizontal do galpão e por usa grande extensão de vãos abertos e área de cobertura. 
(fonte: arquivo pessoal) Vista lateral com a disposição dos pilares e dos contraventamentos executados. 
(fonte: arquivo pessoal) Detalhe do sistema de contraventamento dos pilares. 
(fonte: arquivo pessoal) Nesta imagem demonstra os perfis metálicos de travamento horizontal dos pilares e estes também possibilitam a fixação dos fechamentos verticais metálicos. Na parte inferior, o fechamento projetado e executado em alvenaria com blocos de concreto estruturados a cada 2,50m com armação e com concreto grauteado para o travamento da alvenaria. 
 
(fonte: arquivo pessoal) Vista lateral prevendo fechamento com alvenaria na parte inferior e superior em fechamento metálico. 
(fonte: arquivo pessoal) Fechamento lateral em vista com alvenaria na parte inferior e fechamento metálico na parte superior.
A montagem da cobertura se faz com caimento em duas águas, em vigas treliçadas com sistema de contraventamento horizontais, tesouras treliçadas espaçadas entre 8,3 a 9,8 metros, sendo que em vãos acima de 9,0 metros entre tesouras devem ser reforçadas, conforme detalhe a seguir:
(fonte: arquivo pessoal) Planta de cobertura com indicação dos eixos das tesouras treliçadas e indicações de reforços por vãos maiores de 9,0m e contraventamento da estrutura contra esforços verticais. 
(fonte: arquivo pessoal) Detalhe das terças de travamentos das tesouras metálicas, reforço estrutural para vãos maiores de 9,0m e sistema de contraventamento de cobertura. 
(fonte: arquivo pessoal) Corte da cobertura com o tipo de treliça aplicada na viga. 
(fonte: Autoria própria) Vista da estrutura metálica da cobertura. 
(fonte: Autoria própria) Vista da cobertura estruturada com o sistema de contraventamento executado.
(fonte: Autoria própria) Estrutura da cobertura com fechamento em telha galvanizada.
(fonte: Autoria própria) Galpão estruturalmente executado, apenas faltando a finalização de contrapiso armado, instalações elétricas, hidráulicas e sistemas equipamentos industriais. 
Portanto, este estudo de caso se baseia em um galpão ladeado ao galpão principal de uma das sedes industriais da empresa Saint-Gobain, situado em na cidade de Mauá, cujas características principais são fundações em estacas raiz, com estruturas metálica descarregando o peso vertical transmitidos pelo pilares a fundação através de blocos de concreto armado, com travamentos por vigas baldrames. A cobertura metálica possui um formato convencional de galpão, sendo em caimento por duas águas, com tesouras em treliças metálicas travadas com terças metálicas, foi considerado reforço para vão maiores e sistema de contraventamento para esforços verticais na cobertura. Os fechamentos laterais implantados neste estudo de caso são bastante utilizados neste tipo de construção pela agilidade de execução e economicamente viável. 
6. CONCLUSÃO
Após a analise do estudo de caso que se caracteriza pela concepção construtiva em estrutura e cobertura metálica para um galpão industrial, possibilitou o acompanhamento das etapas construtivas e as soluções que foram decididas para solucionar problemas comuns porem persistentes dentro deste tipo de edificação, como os ventos, modos e soluções de fixação dos nós e estudo das alternativas de fechamentos verticais. Conclui-se que, apesar de apresentar-se um bom projeto, ainda podem ocorrer erros na execução, e que mediante um acompanhamento de profissional capacitado, esses erros podem ser antecipados a execução e minimizados para o sucesso da construção. 
O dimensionamento e detalhamento de grandes estruturas metálicas é uma atividade de grande responsabilidade e exaustiva, e devido a falta de profissionais especializados e qualificados no mercado vem levando muitas vezes a projetos superdimensionados, diminuindo as variáveis econômicas e o que interfere da propagação do uso deste material como forma construtiva no Brasil. Para o contínuo avanço do nosso país na construção civil, é importante o incentivo do uso do aço neste setor e na qualificação de profissionais capacitados para um uso racional do aço em seu dimensionamento e desenho, com projetos que venha a quebra o bloqueio cultura de que o uso do aço em estrutura possui a desvantagem do valor agregado.Portanto, é relevante o incentivo a programas de especialização profissional neste setor, para capacitar novos profissionais a atuarem nas diversas etapas da construção em aço, desde o projeto, detalhamento, fabricação, montagem e manutenção em obra. Por fim, a importância deste trabalho é agregar informação quanto aos conceitos, benefícios sobre o estudoe analises de uma construção metálica especificamente para galpão metálico. 
 
7. BIBLIOGRAFIA
DIAS, Luís Andrade de Mattos, Estruturas de aço: conceitos, técnicas e linguagem. São Paulo, Editora Zigurate, 1997.
DIAS, Luís Andrade de Mattos. Edificações de Aço no Brasil. São Paulo, Zigurate Ed., 1993
ENGEL, Heino. Sistemas de estruturas. São Paulo, Hemus Editora, 1981.
BELLEI, Ildony H. Edificios industriais em aço: Projeto e cálculo. 5º edição, São Paulo. Editora Pini, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8800/08 – Projeto de estrutura de aço e de estrutura mista de aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro, 2008. 
GASPAR, Ricardo. Estruturas metálicas: de madeiras a espaciais. São Paulo,Editora Pleinade. 2008