Baixe o app para aproveitar ainda mais
Leia os materiais offline, sem usar a internet. Além de vários outros recursos!
EDUARDO GUILHERME DELGADO TOLEDO_EMT_ES - 1ª VERSÃO - UNIP - REVISADO
Compartilhar
Prévia do material em texto
9 20 UNIVERSIDADE PAULISTA PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU – ESTRUTURAS METÁLICAS – PROJETO E DETALHES CONSTRUTIVOS EDUARDO GUILHERME DELGADO TOLEDO ESTUDO DE PROJETO DE EDIFÍCIO DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS EM AÇO VITÓRIA – ES 2018 EDUARDO GUILHERME DELGADO TOLEDO ESTUDO DE PROJETO DE EDIFÍCIO DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS EM AÇO Monografia apresentada a Pós-Graduação Lato Sensu – Estruturas Metálicas – Projeto e Detalhes Construtivos, Universidade Paulista, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista. VITÓRIA – ES 2018 EDUARDO GUILHERME DELGADO TOLEDO ESTUDO DE PROJETO DE EDIFÍCIO DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS EM AÇO Monografia apresentada a Pós-Graduação Lato Sensu – Estruturas Metálicas – Projeto e Detalhes Construtivos, Universidade Paulista, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista. Aprovado em: ____/____/____ Resultado: _______________ BANCA EXAMINADORA: ______________________________________/___/___ Prof. Universidade Paulista - UNIP ______________________________________/___/___ Prof. Universidade Paulista - UNIP ______________________________________/___/___ Prof. Universidade Paulista - UNIP AGRADECIMENTOS Primeiramente, gostaria de agradecer a Deus por ter me dado proteção, força e persistência durante os quase mil quilômetros de viagem que fiz para assistir cada aula. Aos meus pais José Mauro e Rosangela, ao meu irmão Gustavo, a minha avó Alair, e a toda minha família que me incentivaram e apoiaram em cada módulo. Em especial gostaria de lembrar dos meus avós Antônio, José Toledo e Zilda que participaram ativamente durante toda a minha graduação e que espiritualmente estão comemorando comigo mais esta vitória À minha futura esposa Ana Luísa, que foi a maior incentivadora para a realização desta etapa na minha vida. Ao Professor da Universidade Federal de Juiz de Fora, Álvaro Façanha de Almeida Motta por ter proporcionado o primeiro contato com a Estrutura Metálica e ao Professor Cleber Maestri Gonçalves por ter sempre incentivado o estudo e a busca por conhecimento. A Construtora Souza Paula, por ter compreendido a necessidade de me ausentar uma vez por mês para viajar e poder assistir aos módulos. Aos meus Sócios da ENGETEC – PROJETOS E ENGENHARIA LTDA, que sempre me incentivaram a aceitar desafios e projetos cada vez maiores. Quero que saibam que tenho muito orgulho em fazer parte desta equipe. Ao amigo Eng. Marcelo Paiva, por ter me ajudado na escolha da pós-graduação. “O descanso é o privilégio dos mortos” TOLEDO, J. M. R. RESUMO Este trabalho de conclusão de curso tem o objetivo de comparar as premissas do memorial de cálculo de um edifício de diversos pavimentos existente no Livro Edifício de múltiplos andares em aço de de Ildony H. Bellei, Fernando O. Pinho e Mauro O. Pinho, 2° edição, São Paulo, editora Pini, 2008, presente no Anexo A, com o cálculo auxiliado pelo software Cype 3D, versão 2016_O. O primeiro capítulo desse estudo aborda todas as etapas para desenvolvimento de uma obra em aço, passando pelas fases de concepção do projeto de arquitetura, estrutural, detalhamento, aquisição, limpeza do material, transporte e por fim instalação e proteção contra-fogo. No segundo capítulo foi dado ênfase no projeto estrutural. Seu estudo abordou os princípios de cálculo utilizados, as verificações necessárias para se obter o projeto mais próximo da realidade e por fim a verificação com auxílio de software, permitindo a comparação entre as diversas formas de dimensionamento. O edifício foi avaliado de acordo com sua arquitetura e estrutura levando em consideração a modelagem no Cype, especificação dos matérias e cargas básicas. Por fim se dimensionou os pilares e vigas e comparou os resultados obtidos com os apresentados no livro, concluindo-se que as diferenças obtidas no dimensionamento não foram suficientes para variar a seção transversal dos elementos estruturais. Com estudo foi possível compreender melhor o comportamento estrutural do edifício através da modelagem 3D. Palavras-chave: Estruturas metálicas. Edifício de múltiplos pavimentos em aço. Verificação de projeto. CYPE3D. ABSTRACT The purpose of this research is to compare the calculus report of a multi-story, steel framed, building from the book Edificios de Multiplos Andares em Aco, written by Ildony H. Bellei, Fernando O. Pinho and Mauro O. Pinho, published by Pini in 2008, with the numbers from the Cype 3D structural calculus software (version 16). The first chapter goes through all the steps of a steel structural work, since the design phases from architects and engineers through detailing, material acquisition, cleaning and transportation, until the installation and fire protection of it. The second chapter emphasizes the design of the structural project. The approach was about the principles used and the comparison between the designs theories. The building was evaluated according to its architecture and structure considering the modeling in Cype, materials specification and basic loads. Finally, the columns and beams were dimensioned and the results were compared with those presented in the book. The conclusion was that the differences obtained were not enough to vary the cross-section of the structural elements. This research allowed a better understanding of the structural behavior of the building through 3D modeling. Keywords: Metal structures. Multi-stores steel buildings. Project verification. CYPE3D. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................09 2 OBJETIVOS.......................................................................................................................10 2.1 Objetivos específicos.........................................................................................................10 3 JUSTIFICATIVA...............................................................................................................11 4 METODOLOGIA..............................................................................................................12 5 CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DE UMA OBRA EM AÇO.................................13 5.1 Fases do projeto................................................................................................................13 5.1.1 Concepção do projeto arquitetônico................................................................................13 5.1.2 Concepção do projeto estrutural......................................................................................13 5.1.3 Concepção do projeto de detalhamento...........................................................................14 5.1.4 Aprovisionamento, fabricação e inspeção.......................................................................14 5.1.5 Limpeza e proteção contra oxidação...............................................................................15 5.1.6 Transporte........................................................................................................................15 5.1.7 Armazenamento e montagem..........................................................................................16 5.1.8 Proteção contra fogo........................................................................................................17 5.2 Projeto estrutural..............................................................................................................18 5.2.1 Princípios.........................................................................................................................18 5.2.2 Verificação dos projetos estrurais....................................................................................19 5.2.3 Verificação dos projetos com o auxílio de software........................................................20 6 ESTUDO DO PRJETOARQUITETÔNICO E ESTRUTURAL....................................226.1 Características do edifício................................................................................................22 6.2 Sistema estrutural.............................................................................................................23 6.3 Modelagem no software cype 3d......................................................................................30 6.4 Especificação de materiais...............................................................................................32 6.4.1 Pesos específicos dos materiais........................................................................................32 6.4.2 Especificação dos materiais..............................................................................................33 6.5 Cargas básicas....................................................................................................................34 6.5.1 Cargas permanente............................................................................................................34 6.5.2 Sobrecargas de ocupação..................................................................................................35 6.5.3 Combinações e reduções das sobrecargas de ocupação....................................................36 6.5.3.1 Critérios para a redução das sobrecargas de ocupação...............................................36 6.5.4 Cargas de vento.................................................................................................................37 6.5.4.1 Considerações Gerais....................................................................................................37 6.5.4.2 Coeficientes de pressão e de forma externos nas paredes............................................39 6.5.4.3 Coeficiente de pressão internas e externas....................................................................41 6.6 Aplicação das cargas no modelo estrutural.....................................................................44 7 AVALIAÇÃO E COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS................................................47 7.1 Dimensionamento dos pilares...........................................................................................47 7.1.1 Dimensionamento sem redução da sobrecarga.................................................................47 7.1.2 Dimensionamento com redução da sobrecarga.................................................................49 7.2 Dimensionamento das vigas..............................................................................................52 8 CONSIDERAÇOES FINAIS...............................................................................................57 REFERÊNCIA.........................................................................................................................58 1. INTRODUÇÃO Atualmente a construção civil passa por uma tendência mundial de racionalização e industrialização. Projetos arquitetônicos arrojados, ausência de mão-de-obra e a rapidez de execução levaram a um aprimoramento dos materiais utilizados e evolução das técnicas construtivas. Sendo assim, é necessária a transição da técnica tradicional de construção para um modelo mais aprimorado. Na atualidade, cerca de 56% das obras de pequeno e médio porte utilizam perfis metálicos em alguma etapa da sua construção segundo pesquisa publicada por Franco no anuário brasileiro da siderurgia 2015. Com isso é necessário que as normas sejam de fácil compreensão, os projetos de construção possuam elevado nível de detalhamento, que os materiais especificados sejam compatíveis com os disponíveis no mercado e que as equipes executoras estejam treinadas e familiarizadas com o serviço a ser executado. Desta forma, pode-se minimizar os erros de projeto e execução, garantindo que a obra seja feita de forma rápida e otimizada. Para que um projeto em aço seja bem sucedido, esse não deve abranger apenas a parte estrutural. As compatibilizações com os demais projetos devem ser previstas e estudadas, o canteiro de obras deve ser organizado para o recebimento, armazenamento e montagem dos elementos e conexões estruturais, os detalhes das ligações devem ser claros e autoexplicativos, os materiais especificados devem estar disponíveis com a oferta do mercado, os comprimentos dos elementos devem ser compatíveis com os recursos disponíveis na montagem dentre outras necessidades. O uso de estruturas metálicas como elemento estrutural atende a todos os tipos de projetos para edifícios de andares múltiplos, sendo mais indicado aos edifícios que se destinam ao uso comercial e requerem plantas flexíveis, com áreas livres que permitam os mais diferentes usos dos espaços. O dimensionamento de estruturas em aço pode ser considerado mais simples que o convencional de concreto armado, por se tratar de um elemento homogêneo no qual as propriedades dos materiais constituintes são consideradas constantes em toda a seção transversal. Isso não significa que essas propriedades não possam ser alteradas durante a vida útil da edificação, por exemplo, os aços podem se tornar frágeis pela ação de diversos agentes, como baixas temperaturas ambientais, efeitos térmicos locais, que podem ser causados por solda elétrica, etc. 2. OBJETIVO Este Trabalho de Conclusão de Curso tem como objetivo analisar as premissas da memória de cálculo de um edifício de andares múltiplos em aço disponível no mercado e comparar os resultados com o dimensionamento auxiliado pelo Software comercial CYPE3D. O projeto que servirá de modelo para este estudo está presente no anexo A do livro Edifício de múltiplos andares em aço de Ildony H. Bellei, Fernando O. Pinho e Mauro O. Pinho, 2° edição, São Paulo, editora Pini, 2008. 2.1 Objetivos específicos · Estudar as fases de uma obra em aço; · Estudar as premissas e as fases de desenvolvimento de um projeto estrutural; · Modelar e desenvolver um modelo de cálculo, de acordo com o edifício existente em no livro de Ildony Bellei,(2008), Fernando Pinho (2008) e Mauro Pinho (2008); · Comparar os resultados obtidos com o auxílio do programa e com o apresentado pelo livro. 3. JUTIFICATIVA O estudo do uso de estruturas metálicas como sistema estrutural de edifícios é justificado pelas inúmeras vantagens encontradas neste modelo de construção. A escolha do edifício é justificada por se tratar de um projeto que está disponível para consulta, além de apresentar todos os carregamentos e combinações de cargas. O projeto possui também os detalhes das ligações das bases, as principais emendas de pilares, ligações viga com viga e ligações viga com pilar. A verificação de qualquer projeto é de grande relevância, permitindo prever e evitar possíveis erros, bem como a soluções alternativas não identificadas durante a fase inicial do projeto. 4. METODOLOGIA Para o desenvolvimento desse trabalho foram necessárias as seguintes etapas: a) Estudo das características de uma obra em aço, fases, etapas e peculiares. b) Definição do projeto, sistema estrutural, especificações dos materiais, verificação das cargas básicas, avaliação do dimensionamento dos elementos, evidenciado no capítulo 6. c) Modelagem do edifício no Software CYPE3D; d) Avaliação do dimensionamento dos elementos, evidenciado no capítulo 7. e) Comparação dos resultados obtidos com o auxílio do software e dos resultados presentes no livro. 5. CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DE UMA OBRA EM AÇO 5.1. Fases do Projeto 5.1.1. Concepção do projeto arquitetônico A concepção de uma obra com estruturas metálicas é o resultado de um sistema industrializado, que tem início com o projeto arquitetônico. Nessa etapa são desenvolvidos todos os estudos da obra, definição dos materiais de acabamento, dimensões, características de ventilação e iluminação, formato entre outros. Segundo a ABNT NBR 13.532- Elaboração de projetos de edificações – Arquitetura (1995), este projeto deve apresentar aspectos arquitetônicos das colunas, pilares, vigas, paredes e lajes,que foram definidos conforme as orientações das equipes de projetistas. É importante que durante a definição da arquitetura, esta seja desenvolvida para o uso do aço como elemento estrutural. Dentre as inúmeras vantagens dos projetos arquitetônicos desenvolvidos em aço são os grandes vãos e o pequeno espaço ocupado pelos elementos estruturais. 5.1.2. Concepção do projeto estrutural A etapa de criação do projeto estrutural trabalha até certo ponto concomitantemente com o projeto arquitetônico, havendo uma interação das ações das equipes envolvidas. Nessa etapa é dado corpo ao projeto arquitetônico, através do dimensionamento dos elementos estruturais, tipo de aço, sustentação, cargas nas fundações, ligações principais e especificações das ligações dos elementos estruturais durante montagem (solda ou parafuso). Segundo a ABNT NBR 8800: 2008, item 4.1, entende-se por projeto, o conjunto de cálculos estruturais, especificações, desenhos de projeto, de fabricação e de montagem dos elementos de aço e desenhos de fôrmas e armação referentes às partes de concreto. É uma das etapas mais importantes, pois uma escolha indevida ou uma opção mal analisada pode gerar prejuízos econômicos aos responsáveis, dificultar a execução e causar desconforto aos usuários. Ao longo desta etapa, é gerada uma lista básica com as chapas e perfis adotados e estimado o peso total para a estrutura. Como a concepção de um projeto é um processo iterativo que abrange diferentes equipes, é comum que os projetos estruturais não sigam exatamente a proposta apresentada no projeto arquitetônico, sendo necessária a alteração das dimensões dos elementos estruturais apresentados neste e um novo estudo das áreas e vãos livres internos, definidos na primeira etapa do projeto. 5.1.3. Concepção do projeto de detalhamento Nesta etapa são detalhados todos os elementos concebidos na etapa anterior, seguindo as recomendações prescritas no projeto. Segundo a NBR 8800, os desenhos têm por objetivo traduzir para a linha de produção as informações presentes no projeto estrutural, fornecer informações completas para a concepção de todos os elementos que integram a estrutura, incluindo os materiais utilizados, locação, tipo e dimensão dos parafusos e as soldas de fábrica e de campo. É de extrema importância agrupar ao máximo as peças e ligações semelhantes, o que otimizará o cronograma de fabricação e montagem. Os critérios para a otimização devem ser estudados e definidos, a fim de não causar desperdício e onerar os custos da estrutura. O projeto de detalhamento é fundamental durante a montagem da estrutura, pois, fornece o posicionamento das peças, os diagramas de montagem e orientações gerais de como os serviços devem ser realizados no campo. 5.1.4. Aprovisionamento, fabricação e inspeção Com o projeto estrutural compatibilizado com o arquitetônico, utilidades, incêndio, ar condicionado e todas as interferências solucionadas, dá-se início ao fornecimento e fabricação. Essa etapa inclui desde as cotações e compras dos materiais e ferramentas necessárias para a produção das peças e ligações, de acordo com as especificações descritas nos projetos e nos desenhos de detalhes. Para obter excelência nessa etapa, é necessário seguir os critérios estabelecidos em normas de qualidade como a ISO 9001 e o SIAC 2012, que prezam por atender as expectativas dos clientes externos e internos. Dentre as inúmeras etapas pode-se citar: controle dos projetos (revisões), treinamentos e atualizações dos colaboradores, compras, inspeções no recebimento, ensaios laboratoriais, armazenamento dos materiais adquiridos e inspeções nos elementos e ligações produzidas. 5.1.5. Limpeza e proteção contra oxidação Todo aço está sujeito à corrosão, que é a transformação química ou eletrolítica em um meio ao qual ele está exposto. Esse processo resulta na formação de produtos da corrosão e liberação de energia. Com os edifícios em aço não é diferente. Findada a fabricação, os elementos que fazem parte da estrutura são levados ao setor responsável pela aplicação de proteção contra corrosão. Para isso é necessário realizar a limpeza nas peças, retirando poeira, óleo e todas as partículas que, devido às etapas anteriores, possam vir a aderir à superfície do aço. Em projetos que a peça for receber pintura, essa etapa tem grande importância, pois é através dela que se consegue a aderência entre os pigmentos e a área de contato. Em função da classe de agressividade ambiental em que o elemento será exposto, é definida a necessidade e o tipo de cobertura de proteção a ser aplicada sobre a peça. Se a estrutura for receber proteção contrafogo a pintura pode não ser necessária. 5.1.6. Transporte É necessário, durante as fases iniciais do projeto estrutural e de detalhamento, definir qual será a maior dimensão dos elementos, de acordo com o transporte e acesso disponível entre a fabricação e a obra, procurando dentro do possível evitar a fabricação de elementos que excedam as dimensões compatíveis com os transportes disponíveis. Desta forma, o comprimento máximo para peças indicado será em função da caixa da rua e obstáculos como morros, instalações elétricas públicas, pontes, túneis e viadutos, que delimitarão qual o veículo mais indicado para o transporte. Também faz parte da etapa de transporte o “checklist” e carga dos materiais embarcados, providência do transporte até o local da obra e os devidos cuidados com as documentações fiscais, licenças e seguros. 5.1.7. Armazenamento e montagem Após elementos estruturais chegarem ao local de destinação, se dá início a montagem. Nesta etapa ocorre a ligação uma a uma dos elementos estruturais, com o objetivo de compor toda a estrutura. Nessa etapa incluem-se os serviços de descarga, conferência e armazenamento dos elementos, bases e ligações. Toda a mão-de-obra de supervisão, responsabilidade técnica e montagem devem estar compostas e disponíveis para a execução, juntamente com as ferramentas e equipamentos necessários. Ao final da montagem, dependendo do ambiente e da finalidade da estrutura, será executada a pintura de acabamento ou simplesmente retoques em pontos específicos, devido a arranhões e desgastes durante o transporte, montagem e soldas. O armazenamento no canteiro deve ser feito de forma pensada e inteligente. Os perfis devem ser identificados conforme a nomenclatura existente no projeto e armazenados de forma que os perfis dos primeiros andares não fiquem presos pelos outros perfis. Em obras localizadas em centros urbanos e com pouco espaço para o armazenamento dos perfis, é comum que o transporte dos elementos estruturais para o canteiro seja realizado por etapas, de acordo com o andamento do cronograma. Em obras onde o canteiro possui capacidade de armazenamento dos perfis, estes são feitos conforme apresentado na Figura 11. Durante a visita ao canteiro, foi informado que o armazenamento dos perfis segue uma ordem lógica, com placas de identificação conforme o projeto de montagem. Através da Figura 1 é evidenciado que a organização apresenta falhas, com manilhas de concreto espalhadas, perfis de diferentes dimensões armazenados próximos sem identificação, corredor de passagem entre os materiais obstruídos, dentre outras falhas. A justificativa apresentada pelo responsável pela obra sobre o ocorrido é que a obra já estava em fase final de execução da superestrutura, os colaboradores já sabiam quais perfis utilizar e a quantidade de perfis não era tão expressiva se comparado ao início da obra. Figura 1 - Armazenamento dos perfis estruturas no canteiro de obras do Hospital Universitário da UFJF. Fonte: o Autor. Imagem obtida durante visita técnica em 04 de outubro de 2014. 5.1.8. Proteção contra fogo A proteção dos elementos estruturais contra fogo proveniente de um incêndio deve ser aplicada a qualquer tipo de estrutura sempre que for necessário garantir a segurança dos usuários através da estabilidade da estrutura e permitir as operações de salvamento e de combate ao fogo. O estudo da necessidadede proteção passiva das estruturas metálicas contra à ação do fogo, em caso de incêndio, é feito de acordo com o tipo de ocupação, altura das estruturas e normas vigentes. Existem diferentes tipos de proteções contra incêndios voltados para as estruturas metálicas, sendo eles: argamassas projetadas, pinturas intumescentes, mantas cerâmicas, lã de rocha basáltica, gesso acartonado dentre outros. Na Figura 2 é possível ver as vigas principais, secundárias e a extremidade do pilar revestido com argamassa projetada. Figura 2- Proteção ao fogo feita com argamassa projetada em estrutura do edifício do novo HU da UFJF. Fonte: o Autor. Imagem obtida durante visita técnica em 04 de outubro de 2014. 5.2. Projeto estrutural Um projeto estrutural é caracterizado como sendo o arranjo e a escolha das dimensões de elementos estruturais que apresentarão resistência e deformações dentro de limites aceitáveis, quando submetidas a carregamentos externos. 5.2.1. Princípios Segundo Ildony Bellei,(2008), Fernando Pinho (2008) e Mauro Pinho (2008) em média, o custo do projeto estrutural varia de 1% a 3 % do valor total da obra e o projeto de detalhamento de 2% a 5%. Durante o processo de desenvolvimento de um projeto estrutural em aço, os critérios típicos para a melhor solução possuem particularidades que dependem de cada obra, mas de maneira geral levam em conta os seguintes pontos: a) Mínimo trabalho; b) Menor tempo de construção; c) Menor custo das estruturas; d) Máxima eficiência dos serviços para o cliente; e) Menor peso das estruturas; f) Menor custo de fabricação dos materiais. O procedimento para a concepção do projeto consiste em inicialmente definir as funções da estrutura e quais os critérios devem ser levados em conta para uma melhor solução. Posteriormente, é realizada a configuração estrutural preliminar, que consiste na escolha do arranjo da estrutura para que ela atenda as necessidades arquitetônicas. Após essas etapas, o cálculo propriamente dito é iniciado com a determinação das cargas atuantes. Em seguida os elementos e as seções são escolhidos, objetivando sempre a solução escolhida anteriormente. Caso as seções adotadas atendam as necessidades pré-estabelecidas, é estudado se a solução encontrada é a melhor solução possível. Caso não seja, é necessário retornar a etapa de escolha de seção e seguir todos os procedimentos. A decisão e retomada ao processo caracteriza-o como um processo interativo, que pode ser otimizado com o auxílio de algum software. 5.2.2. Verificação dos projetos estruturais Um projeto estrutural é fruto do estudo, trabalho e dedicação de uma equipe e está suscetível a erros e falhas. Alguns erros cometidos são sutis e absorvidos pelos coeficientes de segurança aplicados durante os dimensionamentos dos elementos estruturais. Outros erros geram grandes impactos na utilização e vida útil do edifício como flechas excessivas, vibrações de pisos, fissuras e trincas. Tais manifestações patológicas podem ocasionar até em ruptura dos elementos estruturais. Com o objetivo de suprir possíveis falhas nos projetos, a ABNT NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto armado, atualmente exige certificação para todos os projetos de estruturas de concreto independente do porte da obra. O mesmo ainda não é exigido pela ABNT NBR 8800, mas a necessidade de certificação de projeto se faz necessário. Segundo a ABNT NBR 6118, a avaliação da conformidade do projeto deve ser realizada antes da fase de construção e, de preferência, simultaneamente com a fase de projeto, como condição essencial para que seus resultados se tornem efetivos e consequentes. Apesar de exigido pela norma, esse procedimento não é corrente, e realizado somente quando se tem dúvidas a respeito do dimensionamento das estruturas. Em dimensionamentos que o uso de softwares é disponível, as validações dos projetos são realizadas através do estudo das memórias de cálculos disponibilizadas pelo engenheiro projetista por profissionais que não trabalharam diretamente no desenvolvimento do projeto. Muitas vezes, por interesses de mercado, essas memórias não são disponibilizadas, tornando a verificação mais árdua e sendo necessária a verificação das seções adotadas junto às combinações de carregamentos solicitantes. Esta disponibilização ou não das memórias de cálculo deve ser tratada e descrita no contrato entre o projetista e o cliente. Com a inserção dos softwares na engenharia estrutural, essas verificações se tornaram mais refinadas. Atualmente, os projetos estruturais que passam por validação podem ser feitos de duas maneiras distintas. Na primeira e de menor custo, o engenheiro estrutural responsável pela estrutura disponibiliza o modelo do edifício em um formato que seja compatível com outros programas estruturais (*.DWG, *.DXF), e essa análise é feita utilizando outras ferramentas, como normas e modelos de cálculos. Na segunda maneira, o engenheiro projetista responsável não disponibiliza os modelos e cabe ao responsável pela verificação a modelagem e análise de toda a estrutura. 5.2.3. Verificação dos projetos com o auxílio de software Como o intuito deste trabalho é a verificação do projeto mencionado anteriormente, a necessidade de simular o edifício em questão para melhores resultados e análises mais complexas foi necessário. Desta forma, o projeto foi estudado e modelado no programa CYPE3D. O software utilizado é de propriedade do autor e foi adquirido em abril de 2016, através da empresa MULTIPLUS - Softwares Técnicos, representante do produto no Brasil. A compra do software foi realizada com o intuito de auxiliar no cálculo e detalhamento dos projetos desenvolvidos para fins comerciais para a empresa ENGETEC – PROJETOS E ENGENHARIA LTDA. A versão utilizada é CYPE 3D - 2016.o com o hardlock CYM-127981 / versão: V16. Figura 3 – Logomarca software CYPE3D Fonte: http://www.store.cype.com/en/structures/304-cype-3d.html O software em questão permite o projeto de estruturas tridimensionais compostas por barras com perfis de aço, alumínio e madeira. Pode-se incluir a fundação (sapatas, blocos de coroamento de estacas, vigas de equilíbrio e vigas de travamento) e também o sistema de contraventamento, no qual podem-se utilizar tirantes (trabalham somente à tração). 6. ESTUDO DO PROJETO ARQUITETÔNICO E ESTRUTURAL O edifício escolhido para verificação está disponível para consulta no anexo A do livro Edifício de múltiplos andares em aço de Ildony H. Bellei, Fernando O. Pinho e Mauro O. Pinho, (2008). 6.1. Características do edifício Este edifício possui 8 pavimentos (7 tipos e 1 cobertura), possuindo 30 m de comprimento, 18 m de largura, 25 m de altura, 6 m de espaçamento entre colunas e 3 m de pé direito. Sua finalidade é ser utilizado como escritórios comerciais. As Figuras 4 e 5 apresentam os projetos arquitetônicos do edifício em questão. Figura 4- Planta baixa pavimento tipo Fonte: BELLEI, et al. 2008. Figura 5- Planta baixa cobertura Fonte: BELLEI, et al. 2008. 6.2. Sistema estrutural Devido a pouca rigidez apresentada pelos edifícios em aço, de maneira geral estes devem possuir contraventamentos nos planos horizontais e verticais, que são dimensionados para resistir a esforços horizontais, Os contraventamentos trabalham limitando os deslocamentos das estruturas, inibindo o aparecimento de efeitos de segunda ordem e absorvendo as forças devido a efeitos de vento e sismos. O sistema estrutural adotado é o misto, contraventado em uma direção e aporticado na outra. Esse sistema é muito comum, visto que devido à arquitetura presente interna e na fachada dos edifícios, não permite o contraventamento nos dois sentidos. O piso será de lajes maciças de concreto armado, moldadas “in-loco”. A Figura 6 apresenta o detalhe da execução deste tipo de laje. Esse tipo de estrutura apresenta vantagem econômica, pois a seção resistente aos esforços é composta por aço e concreto, com o concreto trabalhando a compressão e o aço a tração. A transmissãodas cargas horizontais provenientes de ventos e sismos é transmitida para os quadros rígidos e contraventamentos, através das lajes. Figura 6- Detalhe da execução de lajes maciças moldadas "in-loco". Fonte: REBELLO, 2009. As lajes maciças, quando vinculadas de maneira correta às vigas, apresentam rigidezes compatíveis com a necessária para proporcionar contraventamento e estabilidade no plano horizontal do edifício. Essa vinculação é realizada através de conectores de cisalhamentos instalados nas vigas, ilustrados através da Figura 7. Figura 7- Conector de cisalhamento Fonte: REBELLO, 2009. Transversalmente, o sistema é de quadros rígidos nos eixos 1 e 6, os demais possuem quadros deslocáveis. Essa rigidez é garantida através dos apoios engastados dos pilares dos eixos 1 e 6 na fundação e dos engastes rígidos entre as vigas e os pilares. Longitudinalmente, o sistema estrutural é composto por vigas bi rotuladas com contraventamentos verticais tipo K, localizados entre os eixos 3 e 4, filas B e C. As Figuras 8, 9, 10, 11 e 12 apresentam respectivamente, as plantas com sistema estrutural longitudinal e transversal do edifício. Figura 8- Planta do sistema estrutural do edifício. Fonte: Próprio autor. Figura 9- Sistema estrutural, elevações, eixos 1 e 6. Fonte: Próprio autor. Figura 10- Sistema estrutural, elevações, eixos 2, 3, 4 e 5. Fonte: Próprio autor. Figura 11- Sistema estrutural, elevações, filas A e D. Fonte: Próprio autor. Figura 12- Sistema estrutural, elevações, filas B e C. Fonte: Próprio autor. 6.3. Modelagem no software cype 3d Conforme o modelo estrutural apresentado anteriormente, a figura 13 é fruto da modelagem do edifício no software CYPE 3D. O software apresenta uma interface amigável durante o lançamento da estrutura, permitindo a inserção de eixos e níveis que facilitam a praticidade de desempenho do usuário. Outra ferramenta de muita valia no software é a geração da estrutura em 3D com a seção real do perfil e a manipulação da imagem em 360°. Como a intenção deste trabalho é comparar os resultados do dimensionamento do edifício com o auxílio do software, a metodologia adotada é no lançamento dos perfis de acordo com o dimensionamento final apresentado pelo livro e posteriormente analisar a eficiência dos perfis adotados. Figura 13 - 3D da estrutura Fonte: Próprio autor. Figura 14 - 3D frontal da estrutura Fonte: Próprio autor. Figura 15 – 3D da estrutura Fonte: Próprio autor. A tabela abaixo descreve quais os perfis foram utilizados para realizar o dimensionamento da edificação, de acordo com perfis destacados no livro. QUADRO 1- Detalhamento das vigas e perfis adotados VIGAS PERFIL 1 V1 W 310 X 21,0 2 V2 W 310 X 32,7 3 V3 W 360 X 39,0 4 V4 W 460 X 68,0 5 V5 W 200 X 19,3 6 V6 W 360 X 39,0 7 V7 W 360 X 39,0 8 V8 W 460 X 60,0 9 V9 W 360 X 39,0 PILARES PERFIL 10 1A, 1D, 6A, 6D, 1BIII, 6CIII HP 310 x 79 11 1BI, 1BII, 1CI, 1CII, 6BI, 6BII, 6CI, 6CII HP 310 x 93 12 2A, 2B, 2C, 2D, 5A, 5B, 5C, 5D HP 310 x 79 13 3A, 3BII, 3BII, 3CII, 3BII, 3D, 4A, 4BII, 4BII, 4CII, 4BII, 4D. HP 310 x 79 14 3BI, 3CI, 4BI, 4CI HP 310 x 93 Fonte: Próprio autor. 6.4. Especificações dos materiais 6.4.1. Pesos específicos dos materiais O peso específico dos materiais projetados para serem utilizados na construção são apresentados na Tabela 2. QUADRO 2- Peso específico dos materiais utilizados no modelo Material Peso específico kN/m³ Concreto Armado 25,00 Aço 78,50 Tijolo Concreto Celular 5,00* Gesso. 12,50 Tijolo Furado 13,00 Argamassa de Cimento e Areia 21,00 Água 9,81 Fonte: ABNT NBR 6120, * (BELLEI, et al. 2008, p.475). 6.4.2. Especificação dos materiais Toda a estrutura será em aço ASTM A572 G50. Essa escolha é justificada por se tratar de um aço fornecido pela Gerdau, disponível para pronta entrega no comprimento padrão de 12 metros para todas as bitolas comerciais, ou de 6 metros, para as bitolas até 310 mm. Os chumbadores utilizados serão de aço SAE 1020. O concreto estrutural especificado para esse projeto possui fck de 25 MPa. 6.5. Cargas básicas 6.5.1. Cargas permanentes A laje dos pavimentos tipo será considerada maciça com 9 cm de espessura, e a laje de fundo da caixa d’água será maciça de 12 cm. O revestimento do piso será com argamassa de cimento e areia com espessura de 3 cm e forro em gesso com 2,5 cm de espessura. A cobertura possuirá um revestimento adicional de 2 cm de concreto para servir de impermeabilização. A seguir são apresentadas as composições das cargas referentes aos pesos próprios dos elementos horizontais: · Peso próprio da laje pavimento tipo: ; · Peso próprio da laje caixa d’água:; · Peso próprio do revestimento:; · Peso próprio do forro: ; · Peso próprio de impermeabilização (cobertura): ; As paredes do pavimento tipo serão constituídas por tijolo de concreto celular de 12 cm de espessura com revestimento em argamassa de cimento e areia com espessura de 3 cm em apenas uma das faces. Os pavimentos não possuem as divisões internas dos cômodos definidas, sendo assim será considera uma carga de parede por m² referente a este carregamento. A seguir são apresentadas as composições das cargas referentes aos pesos próprios dos elementos verticais: · ; · Parede de 0,92 m (platibanda da cobertura) = 1,13 kN/m; · Parede de 1,2 m (periferia do edifício) = 1,48 kN/m; · Parede de 2,62 m (escadas) = 3,22 kN/m; · Parede distribuída = parede de 2,62 x 6m, a cada 18m²= 1,07 kN/m; No dimensionamento manual, é necessário estimar o peso próprio médio da estrutura, conforme a experiência do engenheiro projetista, tipo de obra, vãos e número de pavimentos. Para obras de até 10 pavimentos o principal item incorporado ao peso próprio da edificação é o peso próprio da estrutura do piso. Para o edifício em estudo, os autores do livro estimaram o peso próprio da estrutura em 36 kgf/m². Na conclusão dos cálculos é necessário conferir ao final do projeto qual o peso próprio encontrado, para que se tenha certeza que o valor inicialmente adotado esteja compatível com a estrutura dimensionada. Esse processo torna o trabalho de cálculo muito extenso e demorado. Como o dimensionamento deste trabalho será auxiliado pelo software, no momento do lançamento da estrutura o programa leva em consideração o peso próprio dos elementos, tornando o processo mais seguro e preciso. O reservatório superior deve ser dimensionado conforme a ABNT NBR 5626:1998-Instalação predial de água fria, que é em função do tipo de ocupação do edifício e do número de usuários. Para esta estrutura, foi considerado no dimensionado uma ocupação de 0,3 pessoa / m² / pavimento. População: 18 x 30 x 0,3 x 8 = 1296 pessoas. Considerando um consumo médio de água de 60 litros/ pessoa/ dia teremos um total de litros expresso por: litros = 1296 x 60 = 77760 litros. Adotando que um quinto desse volume será armazenado no topo do edifício, teremos: 15.552 litros. A área na qual esse volume será armazenado é igual a 5,85m x 2.75m, resultando em uma lâmina d’água de 0,97 cm de altura. As paredes da caixa d’água possuíram cerca de 40 cm acima da lâmina, totalizando em 1.37 m. Desta forma, o carregamento proveniente da água será: Altura da caixa x γagua = 13,41kN/m². As paredes da caixa d’água possuirão 1,40m de altura e 15 cm de espessura, sendo 10 cm de concreto armado e 5 cm de revestimento. · 6.5.2. Sobrecargas de Ocupação As cargas adotadas são de acordo com a NBR 6120- Cargas para o cálculo de estruturas de edificações: · Cobertura (forros sem acesso a pessoas): q cob = 0,5 kN/m²; · Pisos pavimentos tipo (escritórios, salas de uso geral): q pt = 2 kN/m²; · Escadas (c/ acesso público): q esc = 3 kN/m²; · Elevador (casa de máquinas): q elev = 7,5 kN/m²;. 6.5.3. Combinações e reduções das sobrecargas de ocupação As combinações de cargas para a estrutura foram definidas conforme a ABNT NBR 8800:2008. A ABNT NBR 8681:2003 classifica as edificaçõesem Tipo 1 e Tipo 2, sendo, edificações tipo 1 são aquelas onde as cargas acidentais superam 5 kN/m²;. Edificações tipo 2 são aquelas onde as cargas acidentais não superam 5 kN/m². Como as cargas acidentais presentes no edifício não superam 5 kN/m²; esse será enquadrado como sendo de Tipo 2. · Combinação 1: 1,4 G + 1,4 Q (1) · Combinação 2: 1,4 G + 1,4 Q1 + 1,40,6 Q2; (2) · Combinação 3: 1,4 G + 1,4 0,7 Q1 + 1,4 Q2. (3) onde: -G : Cargas permanentes; -Q1: Sobrecargas de ocupação; -Q2: Cargas de vento. 6.5.3.1. Critérios para redução das sobrecargas de ocupação Conforme a Tabela 3, as cargas acidentais presentes nos edifícios podem sofrer reduções de seu valor, dependendo no número de pavimentos existente. Estas reduções são prescritas na norma ABNT NBR 6120: 1980. Tabela 3- Redução de carga acidental proposta por que Ildony Bellei,(2008), Fernando Pinho (2008) e Mauro Pinho (2008) e conforme a ABNT NBR 6120:1980. Número de Pisos Suportado pelo Elemento Estrutural Porcentagem de Redução da sobrecarga de ocupação, proposto por BELLEI, et al. 2008 NBR 6120: 1980 Nível da Cobertura 0% 0% 1° Piso a partir da cobertura 0% 0% 2° Piso a partir da cobertura 0% 0% 3° Piso a partir da cobertura 10% 0% 4° Piso a partir da cobertura 20% 20% 5° Piso a partir da cobertura 30% 40% 6° Piso a partir da cobertura 40% 60% 7° Piso a partir da cobertura 50% 60% Outros pisos a partir da cobertura 50% 60% Fonte: BELLEI, et al. 2008, p.477. Através da tabela acima, pode-se observar que Ildony Bellei,(2008), Fernando Pinho (2008) e Mauro Pinho (2008) , sugere valores de redução de carga mais conservadores que a ABNT NBR 6120:1980, exceto para edifícios de 3 pavimentos. Como o objetivo deste trabalho é comparar os resultados, será adotado as recomendações prescritas por que Ildony Bellei,(2008), Fernando Pinho (2008) e Mauro Pinho (2008), para o dimensionamento dos elementos. 6.5.4. Cargas de vento 6.5.4.1. Considerações gerais As cargas de vento foram definidas conforme a norma ABNT NBR 6123: 1988, versão corrigida 2:2013. Como o projeto é para um edifício localizado na cidade do Rio de Janeiro, através da figura isopletas da velocidade básica V0 (m/s) presente nessa norma, podemos concluir que a velocidade V0 (máxima velocidade média medida sobre 3 s, que pode ser excedida em média uma vez em 50 anos, a 10 m sobre o nível do terreno em lugar aberto e plano) é igual a 35 m/s ou 126 km/h. Devido à topografia local, considera-se um terreno plano ou fracamente acidentado: S1 = 1,0. O fator S2 considera o efeito combinado da rugosidade do terreno, da variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação ou parte da edificação em consideração (NBR 6123:1988). Esse fator depende de outros três fatores: Categoria, Classe e Altura. No caso, O Autor do livro classificou como sendo a Categoria IV (terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizados). Classe B: Toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 m e 50 m. Em seguida, entra com os dados obtidos na Tabela 2 da NBR 6123: 1988 e encontra para cada altura, qual seria o fator S2. Os valores encontrados estão indicados na Tabela 4. Tabela 1 - Valor do Fator S2 em função da altura do edifício Altura do edifício Fator S2 z ≤ 5m S2.5 0,76 z = 10m S2.10 0,83 z = 15m S2.15 0,88 z = 20m S2.20 0,91 z = 30m S2.30 0.96 O fator estatístico S3 é baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação. Para o caso da edificação, ela se enquadra no Grupo 2 - edificações para comércio e indústria com alto fator de ocupação igual a 1, de acordo com a NBR 6123: 1988. A velocidade característica do vento é calculada da seguinte forma: (4) onde: -V0 – Velocidade básica do vento; -S1 – Fator topográfico; -S2 – Fator que considera a influência da rugosidade do terreno, das dimensões da edificação ou parte da edificação em estudo, e de sua altura sobre o terreno. -S3 – Fator baseado em conceitos probabilísticos; Como o valor de S2 é em função da altura do edifício, tem-se valores de Vk, variando com a cota adotada. Com o conhecimento de Vk é possível calcular o coeficiente de pressão dinâmica ( por meio de: (5) Os resultados são expressos na Tabela 2. Tabela 2- Tabela com as velocidades características calculadas e coeficientes de pressão dinâmica, em função da cota. Cota (m) Vk (m/s) q (kN/m²) 5 26,60 0,43 10 29,00 0,52 15 30,80 0,58 20 31,90 0,62 30 33,60 0,69 Fonte: Próprio autor. 6.5.4.2. Coeficientes de pressão e de forma externos nas paredes Conforme apresentado anteriormente, as características arquitetônicas e estruturais são: Comprimento da edificação: 30m; Largura da edificação: 18m; Altura da edificação: 25m (24m até cobertura + 0,92 da platibanda); Através da tabela 6, temos: A Tabela 7 apresenta os coeficientes de forma calculados conforme a NBR6123:1988 e os valores adotados por que Ildony Bellei,(2008), Fernando Pinho (2008) e Mauro Pinho (2008). Como na tabela 6 não possui valores do coeficiente de forma para o intervalo 3/2 < a/b < 2, é necessário interpolar os valores. Tabela 3 – Tabela extraída da ABNT NBR 6123:1988 Fonte: NBR 6123:2008 QUADRO 4- Valores do coeficiente de forma encontrados segunda a NBR 6123:2008 e BELLEI, et al. 2008 Valor de α Coeficiente de forma Ce conforme a NBR 6123:1988 Coeficiente de forma Ce adotado nos cálculos por BELLEI, et al. 2008. Partes Interpolação Adotado α = 0° Ce A1 -0,90 -0,90 -0,90 -0,90 α = 0° Ce B1 -0,90 -0,90 -0,90 -0,90 α = 0° Ce A2 -0,50 -0,40 -0,47 -0,40 α = 0° Ce B2 -0,50 -0,40 -0,47 -0,40 α = 0° Ce A3 -0,20 -0,47 -0,29 -0,27 α = 0° Ce B3 -0,20 -0,47 -0,29 -0,27 α = 0° Ce C 0,70 0,70 0,70 -0,70 α = 0° Ce D -0,50 -0,30 -0,43 -0,30 α = 90° Ce A 0,70 0,70 0,70 0,70 α = 90° Ce B -0,50 -0,60 -0,53 -0,60 α = 90° Ce C1 -0,90 -0,90 -0,90 -0,90 α = 90° Ce C2 -0,50 -0,50 -0,90 -0,50 α = 90° Ce D1 -0,90 -0,90 -0,50 -0,90 α = 90° Ce D2 -0,50 -0,50 -0,50 -0,50 Fonte: próprio autor. 6.5.4.3. Coeficientes de pressão interna e externa Conforme o item 6.2.5, b) da NBR 6123: 1988, para edificações com paredes internas permeáveis, a pressão interna pode ser considerada uniforme. Neste caso, considerando quatro faces igualmente permeáveis, deve ser adotado o valor para o coeficiente de pressão interna (Cpi) de -0,3 ou 0 (considerar o valor mais nocivo). As Figuras 17 e 18 ilustram os valores encontrados. Para Cpi = -0,3 temos: Cpe transv = (CeC + -Cpi) + (-CeD + Cpi) Cpe transv = (0,7 - (-0,3)) + (-(-0,43) + (-0,3)) = 1,13; Para Cpi = 0 temos: Cpe transv = (0,7 + 0,43) = 1,13. Figura 16- Coeficientes finais de arrasto, para α= 90°, vento transversal Cpe Cpi Fonte: Próprio autor Para Cpi = -0,3 temos: Ce long= (CeA + -Cpi) + (-CeB + Cpi) = Ce long = (0,7 + - (-0,3)) + (-(-0,53) + (-0,3)) = 1.23; Para Cpi = 0 temos: Cpe transv = (0,7 + 0,53) = 1,23; Figura 17- Coeficientes finais de arrasto, para α= 90°, vento longitudinal. Cpi Cpe Fonte: Próprio autor Cargas finais devidas ao vento atacando a face transversal do edifício (α=0) a 5, 10, 15, 20 e 30 m (6) Área de influência transversal: Influtrans = b/2 = 9 m. Tabela 5- Cargas finais devido ao vento atacando a face tranversal Cota (m) q (kN/m²) Cetrans Influtrans (m) Influtrans NBR 6120: 1980 (kN/m) BELLEI, et al. 2008 (kN/m) 5 0,43 1,23 15 4,37 3,91 10 0,52 1,23 15 5,29 4,66 15 0,58 1,23 15 5,90 5,24 20 0,62 1,23 15 6,31 5,60 30 0,69 1,23 15,00 7,02 6,23 Fonte: Próprio autor. Cargas finais devidas ao vento atacando a face longitudinal do edifício (α=90)a 5, 10, 15, 20 e 30 m Área de influência longitudinal: Influlong = a/2 = 15m; Tabela 6- Cargas finais devido ao vento atacando a face longitudinal Cota (m) q (kN/m²) Celong Influlong (m) Influlong NBR 6120: 1980 (kN/m) BELLEI, et al. 2008 (kN/m) 5 0,43 1,23 15 7,93 8,46 10 0,52 1,23 15 9,59 10,10 15 0,58 1,23 15 10,70 11,35 20 0,62 1,23 15 11,44 12,14 30 0,69 1,23 15,00 12,73 13,51 Fonte: Próprio autor. A diferença dos valores apresentados pelo cálculo presente neste trabalho e no cálculo apresentado pelo Livro é devida aos valores adotados da Tabela 8 e explicitados pela Tabela 9. Será adotado no dimensionamento auxiliado pelo computador, os valores apresentados por BELLEI, et al. 2008. 6.6. Aplicação das cargas no modelo estrutural A primeira etapa para a inserção das cargas é a definição de quais combinações serão utilizadas para o dimensionamento. Para o desenvolvimento deste trabalho, as combinações existentes no default do programa foram desabilitadas e foi criada a combinação denominada: “COMBINAÇÕES TCC”. Os coeficientes e variáveis inseridas estão de acordo com os valores abordados no livro. A imagem abaixo ilustra como foi a definição das combinações dos esforços atuantes. Figura 18 - Imagem da janela de comando para alteração das combinações dos esforços atuantes. Fonte: Próprio autor. A segunda etapa foi a definição do uso da edificação como sendo “Edificações Comerciais”. A terceira etapa foi a criação das hipóteses adicionais. Esse comando permite a criação das cargas que serão inseridas no modelo. Segue a imagem exemplificando esta etapa. Figura 19 - Janela dados Gerais e hipóteses adicionais, CYPE 3D Fonte: Próprio autor Para o projeto foram definidas 10 cargas permanentes, 4 tipos de sobrecargas e 11 cargas devido ao vento. As cargas permanentes e sobrecargas foram aplicadas na estrutura utilizando a ferramenta “INTRODUZIR PANOS” com direção de distribuição das cargas paralela ao eixo longitudinal do edifício. As cargas provenientes das alvenarias foram aplicadas utilizando a ferramenta “INTRODUZIR CARGAS EM BARRAS’’. As cargas provenientes do vento incidente na edificação, foram introduzidas com a ferramenta aplicar carga sobre nó, nas faces da edificação. Seguem as imagens da etapa de definição das cargas na estrutura. A imagem 20 apresenta as cargas que foram inseridas nos pavimentos tipo através de carga distribuídas. A imagem 21 apresenta as cagara que foram inseridas através dos esforços de vento à estrutura. Figura 20 - Janela de Inserção de cargas em plano, CYPE 3D. Fonte: Próprio autor. Figura 21 - Janela de Inserção de cargas em Nó, CYPE 3D Fonte: Próprio autor. 7. AVALIAÇÃO E COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS 7.1. Dimensionamento dos pilares 7.1.1. Dimensionamento Sem Redução da Sobrecarga Como o software em questão não realiza a redução da sobrecarga de ocupação para o dimensionamento das colunas, foi realizado uma cópia do modelo original e a redução da sobrecarga foi realizada manualmente, aplicando as sobrecargas de ocupação reduzidas em toda a estrutura. Segue a imagem do modelo de cálculo 1, que não contemplou a redução das cargas verticais. Figura 22 – Resultado da análise e dimensionamento do pilar HP 310 x 79. Fonte: Próprio autor. Para este modelo, os pilares HP 310 x 79 estão sendo solicitados com 159,20 % da resistência. O próximo pilar da Série que atende ao esforços solicitantes é o pilar HP 310 x 125 que atende com 96,84% da resistência. Figura 23 - Resultado da análise e dimensionamento do HP 310 x 125 Fonte: Próprio autor. 7.1.2. Dimensionamento com redução da Sobrecarga Como o objetivo deste trabalho é comparar os resultados do Dimensionamento, os carregamentos provenientes das sobrecargas de ocupação sofreram reduções de acordo com o proposto por que Ildony Bellei,(2008), Fernando Pinho (2008) e Mauro Pinho (2008). Após as reduções na sobrecarga de ocupação serem aplicadas nos pavimentos, a estrutura foi novamente processada e calculada. A tabela 10, resume os esforços máximos de compressão apresentados no livro e os esforços obtidos após a análise da estrutura no software CYPE 3D. Tabela 10 – Tabela de esforços nos pilares Pilar Perfil BELLEI, et al. 2008 CYPE 3D Ncsd Ncrd Ncsd / Ncrd Ncrd/Ncsd Colunas Extremas (Eixo 2, 3, 4 e 5, filas A e D) HP 310 x 79 1.234kN 2.632kN 46,88% 54,94% Colunas Centrais do Contraventamento (Eixo 3 e 4, filas B e C) HP 310 x 79 2.169kN 2.767kN 78,39% 76,09% Colunas Centrais do Contraventamento (Eixo 3 e 4, filas B e C) HP 310 x 93 2.862kN 3.306kN 86,56% 81.21% Fonte: Próprio autor. Segue as imagens da coleta dos dados apresentados na tabela 10 pelo programa CYPE 3D. Figura 24 - Resultado do dimensionamento do pilar HP 310 x 79 Fonte: Próprio autor. Figura 25 - Resultado do dimensionamento do pilar HP 310 x 79 Fonte: Próprio autor. Figura 26 – Resultado do dimensionamento do pilar HP 310 x 93 Fonte: Próprio autor. Através dos resultados apresentados, podemos concluir que os resultados estão na mesma ordem de grandeza, possuindo variações médias de aproximadamente 10% do valor encontrado no livro. Uma das possíveis causas para as variações encontradas é o fato de durante o dimensionamento manual, foi inferida uma carga média de 36kgf/m² proveniente do peso próprio da estrutura. No uso do software, essa variável não é levada em consideração, cabendo ao programa utilizar o peso próprio proveniente da modelagem das vigas. Outra vantagem do uso do software é a possibilidade de em poucos cliques obter uma estrutura mais leve e barata. Por exemplo, o perfil HP 310 x 79 poderia ser substituído em diversos trechos por um perfil soldado de chapas mais finas. 7.2. Dimensionamento das vigas As vigas do edifício foram modeladas como sendo vigas mistas com lajes moldadas em loco com espessura constante de 9cm. A tabela abaixo apresenta os valores disponíveis no livro e os encontrados após o processamento e cálculo da estrutura. Tabela 11 – Tabela de esforços nas vigas VIGA MOMENTO FLETOR CORTANTE CYPE 3D V1 Mrd 9.155 kN.cm Vrd 291 kN 28,39% Msd 2.268 kN.cm Vsd 47 kN Msd/Mrd 24.77% Vsd/Vrd 16.15% V2 Mrd 15.221 kN.cm Vrd 389 kN 27,15% Msd 4.536 kN.cm Vsd 81 kN Msd/Mrd 29.80% Vsd/Vrd 20.8% V3 Mrd 20.942 kN.cm Vrd 432 kN 44,71% Msd 8.060 kN.cm Vsd 78 kN Msd/Mrd 38.48% Vsd/Vrd 18.05% V4 Mrd 42.888 kN.cm Vrd 786 kN 49,49% Msd 22.325 kN.cm Vsd 96 kN Msd/Mrd 52.04% Vsd/Vrd 12.21% Fonte: Próprio autor. Figura 27- Dimensionamento da Viga V1 Fonte: Próprio autor. Figura 28- Dimensionamento da Viga V2 Fonte: Próprio autor. Figura 29- Dimensionamento da Viga V3 Fonte: Próprio autor. Figura 30- Dimensionamento da Viga V4 Fonte: Próprio autor. Com resultados análogos ao dimensionamento dos pilares, o dimensionamento das vigas com o auxílio do software também apresentou resultados muito próximos ao dimensionamento apresentado no livro. É possível inferir que as diferenças encontradas são provenientes das cargas de peso próprio e que os resultados encontrados são precisos e confiáveis. 8. CONSIDERAÇÕES FINAIS O uso de estruturas metálicas no Brasil ganhou mercado nos últimos anos, devido às inúmeras vantagens, sendo primordial a rápida execução e baixa demanda de mão-de-obra. A partir deste trabalho, foi possível concluir que os projetos estruturais em aço necessitam de muita experiência e revisão. O projeto apresentado no livro é um exemplo de um edifício teórico, com uma arquitetura simples e pavimentos tipos. As pequenas diferenças apresentadas durante o dimensionamento detectadas pela verificação do projeto demonstram não serem expressivas, não alterando a seção transversal do perfil adotado. O estudo revelou também inúmeras vantagens na utilização do software frente ao dimensionamento manual. Dentre de poucos minutos é possível variarcompletamente o sistema estrutural adotado, o tipo de perfil, e as inúmeras seções transversais disponíveis. Outra grande vantagem do uso do software é a visualização completa da estrutura em 3D e o visualização das deformações. Por fim, vale ressaltar que o uso de softwares no dimensionamento como ferramenta que auxilia no dimensionamento é sempre bem-vindo, mas é importante lembrarmos que o software é apenas uma ferramenta. A escolha dos perfis, tipos de ligações, contraventamentos, modelo estrutural entre outras decisões são de competência do engenheiro. Uma simples escolha malsucedida nessa fase do projeto pode acarretar em prejuízos desastrosos e irreversíveis no âmbito financeiro do empreendimento e de uso da edificação. REFERÊNCIAS ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR 6118: Projeto de Estruturas de Concreto- Procedimento, 2014. ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR 8800: Projeto e Execução de Estruturas de Aço em Edifícios, 1986. ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR 6120: Cargas para cálculo de estruturas de edificações, 1980. ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR 8681: Ações e segurança nas estruturas- Procedimento, 2003. ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 2013. ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR 13532: Elaboração de projetos de edificações-Arquitetura, 1995. ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR 14323: Projeto de Estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios em situação de incêndio, 2013. ANÁLISE DE ESTRUTURAS: Contraventamento de Edifícios. Disponível em:<http://pt.slideshare.net/fit18/contraventamento-de-estruturas>. Acessado em abril de 2015. ARCELOR MITTAL. Histórico 1917-1960. Disponível em: <https://www.belgo.com.br/conglomerado/historico/linha_tempo/hist_1917_1960/hist_1917_1960.asp>. Acessado em maio de 2015. BELLEI, I.H.; PINHO, F.O.; PINHO, M.O. Edifícios de Múltiplos Andares em Aço, 2º edição. São Paulo: Editora Pini, 2008. DESING MANUALS: “Steel Building in Europe”. Disponível em: <http://sections.arcelormittal.com.br/library/design-manuals-steel-building-in-europe.html>. Acessado em junho 2015. OLIVEIRA, F.N.; SOLLERO, L.P.V. Consumo de Aço no Brasil: um modelo baseado na técnica da intensidade do uso. 2014. Disponível em: <www.bcb.gov.br/pec/wps/port>. Acessado em maio 2015. PANNONI, F.D. Proteção de estruturas metálicas frente ao fogo. Disponível em: <www.gerdau.com.br/arquivostecnico>. Acessado em abril 2015. PERFIS ESTRUTURAIS GERDAU: Construção de Edifícios. Disponível em: <comercialgerdau.com.br>. Acessado em março de 2015. PFEIL, W.; PFEIL M. Estruturas de Aço: Dimensionamento Prático de Acordo com a NBR 8800:2008. Rio de Janeiro: LTC, 2008. PINI. Exercício Profissional e Entidades. Disponível em: <http://piniweb.pini.com.br/construcao/carreira-exercicio-profissional-entidades/abece-defende-auditoria-do-projeto-estrutural-em-paralelo-a-sua-162265-1.aspx>. Acessado em maio de 2015. PINTO, C.S. Como rimar técnica com ética. Disponível em: <http://www.tqs.com.br/tqs-news/consulta/entrevistas/999-como-rimar-tecnica-com-etica>. Acessado em maio de 2015. REBELLO, Y.C.P. Sistemas estruturais em aço na arquitetura; Coordenação de Sidnei Palatnik - Rio de Janeiro: IBS/CBCA, 2009. Disponível em: <www.cursoscbca.com.br>. Acessado em junho 2015. VIEIRA,A.C. A indústria do aço no Brasil e no mundo. Disponível em: <http://www.nucleoinox.org.br/upfiles/arquivos/donwloads/apresentações/feinox2013/Apres_Albano_Setembro2013.pdf>. Acessado em abril de 2015.
Continue navegando
Materiais relacionados
35 pág.
68 pág.
Perguntas relacionadas
Compartilhar