Análise e Composição de Estruturas com Treliças e Terças

Organizações Construtivas Vinculações Vantagens e Desvantagens TRELIÇAS peças principais As barras concorrem nos nós considerados rótulas solda ou parafusos Ponto de Trabalho os eixos baricêntricos das barras concorrentes interceptemse num só ponto PILARES DE ALMA CHEIA VIGAS TRELIÇADAS RETICULADA OU PÓRTICO Quando houver interferência entre os perfis devido as suas dimensões empregamse as chapas de nó ou chapas de gousset Contraventamento Cortes de treliças mostrando as possibilidades de composições de perfis a e b são as composições mais utilizadas atualmente os banzos são vigas U ou cartola e o treliçado é feito com vigas U L simples ou compostos Essa composição pode ser usada em qualquer tipo de treliça tesouras arcos vigas treliçadas pórticos pilares treliçados etc c é uma composição usada há algum tempo atrás hoje em desuso em arcos ou treliças secundárias d e g são composições possíveis para treliças pesadas grandes vãos ou grandes cargas Os banzos são vigas I e as diagonais são vigas U ou duplo U e e f são seções de treliças cujos banzos são perfis compostos São composições clássicas para treliças e são usadas com cantoneiras laminadas PERFIS DE ALMA CHEIA peças principais apresentam a alma não discretizada como as treliças esses elementos são formados por perfis I H U e Caixão Terças peças secundárias Vigas Função principal é sustentar as telhas e painéis de revestimentos Preferese utilizálas como isostáticas ou tendo seu comprimento limitado à distância entre os seus apoios Terças Normalmente empregamse perfis formados a frio econômicas até aprx 10 metros de vão Terças treliçadas maiores vãos Terças seu estudo análise e dimensionamento são importantes pois elas representam de 35 a 50 do consumo global de uma cobertura de aço São empregados alguns artifícios para se diminuir o peso das terças como o uso de terças com mão francesa Terças com mão francesao consumo de material da terça e travar o banzo inferior da treliça de apoio Contraventamento é um dispositivo construtivo que tem dupla função peça secundária Restringir a flambagem lateral das peças diminuindo seu comprimento de flambagem fora do plano ou impedir deslocamentos laterais da estrutura função Travamento Oposição à forças longitudinais perpendiculares ao plano das peças principais causadas pela ação do ventofunção Contraventamento Contraventamentos garantem a estabilidade geral da estrutura embora representem 10 do consumo global de aço de uma edificação A posição dos contraventamentos deve ser pensada de forma que garanta o adequado travamento das barras comprimidas e também a adequada transmissão das cargas horizontais do vento para os apoios da estrutura Contraventamentorecomendase empiricamente que a distância entre esses contraventamentos não ultrapasse a 20 m Ex Contraventamento horizontal no plano da cobertura Contraventamento Vertical A reação dessa treliça carrega o topo dos pilares com uma força horizontal que aliada à ação distribuída sobre o oitão requer a criação de um quadro que a elas se opusesse Esse quadro formado pelos dois primeiros pilares e por uma viga superior se torna estável com a adição de uma barra diagonal um contravento vertical Contraventamentos Os perfis usados para o contraventamento vertical são do mesmo tipo do contraventamento horizontal ou seja dependem do seu comprimento podem ser compostos de barras redondas ou cantoneiras simples ou ainda compostas Quando as diagonais do contraventamento vertical interferirem na circulação pode ser usada outra alternativa que não o X Contraventamento Vertical Contraventamento Horizontal Contraventamento Vertical Vigas de Rigidez Contraventamento entre tesouras em forma de treliças Viga deTravamento Correntes peças secundárias As correntes numa cobertura são os travamentos das terças e tem tripla função Diminuir o vão de flexão paralela à plano das telhas Travar lateralmente as terças diminuindo seu comprimento de flambagem lateral Diminuir a torção das terças para o caso de perfis com 1 ou nenhum eixo de simetria perfis U U enrijecido Z e Z enrijecido Elementos Estruturais Correntes De forma genérica podese agrupar em tipos as estruturas mais utilizadas em coberturas ARCOS Pode ser definido como qualquer estrutura de barras com eixo não retilíneo apoiado em ambas as extremidades e que tem a peculiaridade de gerar reações que contém uma componente horizontal sob a ação de ações verticais Essa componente é conhecida por empuxo Em pavilhões usamse basicamente arcos treliçados ficando os de alma cheia restritos à estruturas especiais ARCOS Quanto a vinculação Arcos trirotulados estaticamente determinados Eram mais usados antes da popularização da computação no projeto estrutural Arcos birotulados estaticamente indeterminado Mais usado atualmente BiEngastado raramente usado em pavilhões ARCOS Consumo de aço está da ordem de 75 a 10 kgfm² Proporcionamentos um proporcionamento econômico dos arcos está na ordem de f L5 a L7 Vantagens vence grandes vãos com leveza Vãos com 60 70 e 80 m são vencidos com economia por arcos treliçados Desvantagens empuxo carrega os pilares e a fundação de tal maneira que transforma a estrutura toda infra meso e super estrutura mais cara que outro tipo estrutural ARCOS TESOURAS As tesouras são treliças que tem o banzo superior inclinado e o banzo inferior a nível horizontal sendo apoiada em ambas as extremidades Tesouras de duas águas TESOURAS Tesoura de uma água Tesoura várias águas TESOURAS Consumo de aço uma cobertura em tesoura consome da ordem de 10 a 13 kgfm² Proporcionamentos um proporcionamento econômico dos arcos está na ordem de H L10 a L13 embora o requisito principal que governa a a altura máxima de uma tesoura é que a inclinação deve ser compatível com a telha a ser aplicada Vantagens Não tem empuxo Leveza relativa e vence vãos da ordem de 35 a 45 m Desvantagens limitação de vão Para peças grandes tem se dificuldade de transporte porque alguns segmentos da tesoura terão altura superior ao gabarito rodoviário SHED O termo SHED embora um anglicismo é universalmente adotado para coberturas que tem a forma de dentes de serra onde as partes verticais ou quase verticais são translúcidas e as vertentes são opacas Com isso temse possibilidade de iluminação zenital distribuída ao longo da área coberta Pelas partes verticais translúcidas básculas para permitir a ventilação SHED A cobertura em shed pode ser composta por vigas treliçadas que são treliças com banzos paralelos e vigas secundárias que são treliças menores com banzos paralelos e inclinados Sobre as vigas secundárias colocamse as telhas opacas e aplicamse sobre a face da viga principal os caixilhos para os elementos translúcidos e básculas SHED Consumo de aço uma cobertura em shed consome da ordem de 125 a 15 kgfm² Proporcionamentos Viga Principal H L11 a L15 Vãos econômicos de 15 a 30 m Na determinação da altura da viga principal devese ter em conta não só a regra acimamas dimensionála de tal forma que se consiga uma boa iluminação no pavilhão Para isso devese fazer H 030 B sendo B a distância entre as vigas principais Viga Secundária h B12 a B15 Vãos econômicos 7 a 12 m SHED Vantagens é uma estrutura modulada que permite fácil expansão para ambas direções Iluminação e ventilação zenitais com isso permitindo grandes áreas cobertas com Conforto Nível uniforme de iluminamento dentro do prédio Desvantagens limitação de vão Consumo alto de aço Grande quantidade de calhas calhas internas ao pavilhãoOrientação ideal a face dos translúcidos deve estar voltada para o sul SHED PÓRTICOS Para efeito dos pavilhões consideramse pórticos a estrutura aporticada com nó pilarviga rígido de um só pavimento geminado ou não Esse é o primeiro caso que se usa além de peças treliçadas perfis de alma cheia Podemse ter pórticos com cobertura em duas águas em uma água em arco PÓRTICOS Consumo de aço para pórticos treliçados entre 17 a 22 kgfm² para pórticos de alma cheia entre 19 a 26 kgfm² Proporcionamentos idem arcos e tesouras Vantagens a meso estrutura já vem incorporada com a coberturaPossibilidade de fundações menores para pórticos rotulados na base Desvantagens limitação de vãos até 30 mConsumo de aço alto verificar se o consumo de aço supera a estruturação de pilares tesouras PILARES DE ALMA CHEIA VIGAS TRELICADAS RETICULADA OU PÓRTICO PILARES TRELICÁDOS VIGAS TRELICADAS RETICULADA OU PÓRTICO PILARES TRELICÁDOS VIGAS TRELICADAS RETICULADA OU PÓRTICO PILARES DE ALMA CHEIA VIGAS DE ALMA CHEIA RETICULADA OU PÓRTICO ESPECIAIS Estruturas Especiais enquadramse as estruturas nitidamente diferenciadas estruturas com características espaciais como treliças espaciais de múltiplo uso estruturas para zenitais de shopping centers estruturas estaiadas etc Não fazem parte do dia a dia de quem trabalha com estruturas metálicas requerendo cuidados e estudos especiais focando as dificuldades inerentes à geometria a avaliação de ações envolvidas escoamento da água vinculações adequadas limpeza do revestimento vidros ou policarbonato quando for o caso etc Para estruturas especiais o estudo a ser feito deve ser também especial ESPECIAIS Pavilhões construções que se caracterizam por cobrirem grandes áreas geralmente num só pavimento com pé direito alto em naves únicas ou geminadas Destinam Instalações industriais Armazéns Depósitos Ginásios de esportes Prédios para exposições Shopping centers horizontais e Hangares Na concepção estrutural devese levar em conta a necessidade de conforto do prédio iluminação e ventilação naturais sua orientação a possibilidade de futuras expansões a fabricação transporte e montagem da estrutura metálica sua economia Pavilhões Industriais Prédios amplos Plantas retangulares Pé direito elevado Estrutura modulada altamente repetitiva Temse a presença de equipamentos de transporte pontes rolantes talhas etc ou instalações pesadas suportadas pela estrutura Pavilhões Industriais Pavilhões Industriais Armazéns Mais notáveis são os que se destinam à armazenagem a granel prédios com grandes dimensões vão comprimento e altura A cobertura deve ter uma forma que se adapte ao produto armazenado em arco ou em pórtico treliçado de duas águas Normalmente não se constrói prevendose expansões Para que na mesma área coberta tenhase condições de armazenamento fazse o piso do armazém em V Dificultando a montagem da estrutura metálica Armazéns Pavilhões para exposições São prédios com áreas cobertas grandes Normalmente com planta retangular Pé direito comparado com as dimensões em planta baixo Caracterizamse por serem prédios altamente modulados Utilizado formas não convencionais tais como treliças tridimensionais estruturas grelhadas etc Ginásio de Esportes Caracterizamse por pavilhões obrigatoriamente com vão livre e distância pisotelhado significativos Nem sempre a planta desses prédios é retangular podendose ter plantas circulares ou plantas ovais de difícil composição geométrica Normalmente estruturas em arco Hangares para aviões São prédios com 2 dimensões largura e altura avantajadas largura mínima 65 a 70m e altura 22m Portão principal com dimensões de ou 65 x 12m Os hangares por estarem situados perto a grandes descampados campos de aviação estão sujeitos a ação do vento bastante rigorosa A composição da ação de vento externo com pressão interna com o portão fechado ou não resulta em solicitações bastante significativas na estrutura metálica Construições Hangares para aviões Vista Superior Cobertura Vista Superior Cobertura