cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPÕES ATURANTADOS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO

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    ANLISEESTRUTURALDEGALPESATIRANTADOSDE

    CONCRETOPRMOLDADO

    ANDREILTONDE

    PAULA

    SANTOS

    Dissertao apresentada Escola deEngenhariadeSoCarlos,daUniversidadede So Paulo, como parte dos requisitos

    para

    obteno

    do

    ttulo

    de

    Mestre

    emEngenhariadeEstruturas.

    Orientador:Prof.Dr.LibnioMirandaPinheiro

    SoCarlos

    2010

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    minha esposa (e eterna namorada)Aline, com amor e admirao. Sou gratopelos 13 anos em que estamos juntos eem particular pelos dois ltimos, pela

    dedicao, compreenso e carinho.

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    AGRADECIMENTOS

    Agradeo

    a

    Deus

    por

    me

    permitir

    completar

    mais

    uma

    etapa

    importante

    em

    minha

    carreiraprofissional,etambmporcolocaremmeucaminhopessoasdevalor inestimvel,

    queajudarameapoiaramdurantetodoomeumestrado.

    AoprofessoreamigoLibnioMirandaPinheiro,pelaorientaoepelacontribuio

    na minha formao acadmicae profissional. Agradeo pelos ensinamentos, pela ateno,

    pelos conselhos, por ter concordado com a orientao de um trabalho de meu particular

    interesseeprincipalmentepelaamizade.

    minhaesposaAlineHuebraPvoaSantos,peladedicaoecompanhia incansvel

    durante a elaborao do trabalho. Agradeo por estar sempre ao meu lado, inclusive nos

    momentosdifceis.

    minha me Maria Aparecida de Paula, por ter batalhado muito e com isso

    possibilitar meus estudos durante a graduao. Agradeo pelo amor com que me criou e

    pelosmaisvalorososensinamentosquetivenavida.

    Aosmeusfamiliarespelosuporteeincentivosemprepresentes.AmeupaiAiltondos

    Santos,meu irmoAndersondePaulaSantos,minhamadrinhaLucimarRodriguesdePaula

    HotteseuesposoMarcosDelamarHott,meustiosAntonioAlvesdaSilva,GrimaldoAlvesda

    Silva,CludioRodriguesFilhoeAlessandradaSilvaBatistaRodrigues,GrimaldoRodriguesde

    PaulaeMariaHelenaBerotdePaula,emeusavsCludioRodriguesdePaula,ngelada

    SilvaRodrigues

    e

    Isolina

    Ferreira

    de

    Paula

    (in

    memorian).

    Aosfamiliaresdaminhaesposa,quemeajudaramemtodooprocessodemudana

    para So Carlos e me incentivaram para fazer o mestrado: meus sogros Maria Madalena

    Huebra Pvoa e Alaor Pvoa, meus cunhados e concunhados Alessandra Huebra Pvoa

    Gomes e Luiz Carlos Gomes; Anderson Allan Huebra Pvoa e Cludia Bahia de Amorim

    Pvoa,etambmmeucunhadorleiHuebraPvoa.

    Ao amigo Fernando Menezes de Almeida Filho, pelas importantes contribuies

    durante todo o perodo de elaborao do trabalho. Agradeo pelas diversas reunies que

    tivemos,pelassugestesepelosesclarecimentosprestados.

    Aoprofessor

    e

    amigo

    Roberto

    Chust

    Carvalho,

    por

    ter

    me

    auxiliado

    diversas

    vezes,

    ajudandoasolucionaralgumasdvidasqueapareceramduranteomestrado.Agradeopor

    valorizarmeutrabalhoepormeincentivaraserumprofissionalcadavezmelhor.

    Aos professores Mrcio Roberto Silva Crrea e Mounir Khalil El Debs, pelos

    conhecimentos transmitidos respectivamente nas disciplinas de Anlise Estrutural e

    Concreto Prmoldado. Esses conhecimentos foram muito importantes para a realizao

    destetrabalho.

    AoamigoMarceloCuadradoMarin,pelassugestesevaliososconselhosvoltados

    aplicabilidadedomeutrabalho.

    Ao

    amigo

    AntnioGomes

    de

    Arajo,

    por

    ter

    me

    ensinado

    o

    clculo

    estrutural

    de

    galpes.

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    AosamigosquefizduranteminhapassagemnaempresaPredalle,emMinasGerais:

    Luiz Carlos Calheiros de Arajo Filho, Ricardo Antonio Silva, Marcos da Fonseca Moreira,

    RobertoSad,ThemstoclesLopesdeSNeto,AdrianoSoroldoniBraga, IsraelOtoni,Jakson

    Pacheco,SandroMartinBerto,PauloGueringDutra,CassioConrado,IsaacSotter,Walkyria

    deSouza

    Martins,

    Valtair

    Fernandes

    Junior

    e

    Damio

    Fernando

    Lima.

    Aos amigos Wanderson Fernando Maia, Rodrigo Barros, Angelo Giovanni Bonfim

    Corelhano e Vinicius Csar Pereira Nunes, por terem me hospedado na primeira vez que

    estive em So Carlos. Em especial,ao amigo Wanderson por me auxiliar na transio para

    SoCarlos,noinciode2008(valeuMineiro).

    Aos companheiros de sala do mestrado, Hugo Bonetti Santos Silva, Higor Srgio

    Dantas de Arglo e Rafael Eclache Moreira de Camargo, pela amizade e momentos de

    descontrao.

    Aos amigos: Tnia Mara Bianchini Pinheiro, Andreia Rocha Repenning, Luciane

    Marcela

    Filizola

    de

    Oliveria,

    Alyne

    Kalyane

    Cmara

    de

    Oliveira,

    Lus

    Augusto

    Bachega

    e

    MatheusLorenaGonalvesMarquesi.

    Aos demais amigos do mestrado: Ellen Kellen Bellucio, Gabriela Mazureki Campos,

    MarlianeBritoSampaio,HidelbrandoJosFarkatDigenes,AndrLuizRamos,LuisFernando

    Sampaio Soares, Carlos Antnio Marek Filho, Wagner Queiroz Silva, Danielle Airo Barros,

    JonasBenedettDorr,LeandroDussarratBrito,DnisDelzaridaSilva,CtiadaCostaeSilva,

    CalilZumerleMasioli,WellisonJosdeSantanaGomes,ValmiroQuefrenGameleiraNunes,

    RaphaelMairal,FranciscoQuim,RodolfoCostadeMedeiroseBiancaOliveiraFernandez.

    Universidade Federal de Viosa, em especial aos professores e amigos do

    departamento

    de

    Engenharia

    Civil,

    pela

    formao

    acadmica

    e

    por

    serem

    exemplos

    de

    profissionalismo e dedicao ao magistrio: Rita de Cssia Alvarenga SantAna, Reginaldo

    CarneirodaSilvaeJosLuisdePaesRangel.

    CAPES Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior pela

    bolsademestrado.

    Atodos,muitoobrigado!

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    Aplicando-me a conhecer a sabedoria ea ver o trabalho que h sobre a terra pois nem de dia nem de noite v ohomem sono nos seus olhos , ento,contemplei toda a obra de Deus e vi queo homem no pode compreender a obraque se faz debaixo do sol; por mais quetrabalhe o homem para a descobrir, noa entender; e, ainda que diga o sbioque a vir a conhecer, nem por isso apoder achar.

    ECLESIATES8,

    16

    17.

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    RESUMO

    SANTOS,

    A.

    P.

    Anlise

    estrutural

    de

    galpes

    atirantados

    de

    concreto

    pr

    moldado.

    2010.

    190p. Dissertao (Mestrado em Engenharia de Estruturas) Escola de Engenharia de SoCarlos,UniversidadedeSoPaulo,SoCarlos,2010.

    Os galpes de concreto prmoldado, formados por prticos atirantados, so muito

    utilizados,noBrasil.Porm,paraoprojetodessasestruturas,abibliografialimitada.Alm

    disso, vrios critrios de projeto so adaptados dos relativos a estruturas de concreto

    moldadono localedemltiplospavimentos.Oobjetivodestetrabalhocontribuirparaa

    anlisedessetipodeestrutura,introduzindoconceitosquedificilmentesoconsideradosna

    prtica, tais como: rigidez da ligao vigapilar, anlise nolinear fsica e geomtrica,

    deformao excessiva e fluncia. A pesquisa foi desenvolvida por meio de anlises

    estruturais, usando modelos de galpes comuns na prtica. Cada conceito citado

    anteriormente foi analisado em exemplos. A rigidez da ligao vigapilar foi avaliada com

    basenoparmetroderestriorotao,R.Anolinearidadefsica(NLF)doconcretofoi

    considerada pelo mtodo de Branson. Para a nolinearidade geomtrica (NLG), foram

    utilizadososparmetros eoprocessoP..Adeformaoexcessiva, incluindoa fluncia,

    foidiscutidatendoemcontaosaspectosnormativos.Constatousequea ligaovigapilar

    podetercomportamentosemirgidoemalgunscasos,mas,secorretamentedimensionada,

    apresenta,

    de

    fato,

    comportamento

    rgido.

    A

    considerao

    da

    NLF

    apresentou

    resultados

    melhoresqueaanliseelsticalinear,sendopossvel,paraoexemploestudado,utilizarum

    coeficienteredutordeinrciaiguala0,5,paraasvigaseparaospilaresdoprtico.Concluiu

    se,tambm,queaconsideraodaNLGdeveserfeitasistematicamenteparaessetipode

    estrutura,umavezquealgunsexemplosapresentaramacrscimosdemomentossuperiores

    a10%e>lim.Almdisso,observousequeaverificaodoestadolimitededeformao

    excessiva (ELSDEF) pode ser determinante na escolha das sees transversais do prtico,

    sendoobrigatria aconsideraoda fluncia. Nessesentido,o presentetrabalhocontribui

    para a literatura tcnica sobre a anlise estrutural dos galpes atirantados, auxiliando

    projetistas

    no

    clculo

    dessas

    estruturas

    e

    servindo

    de

    referncia

    nos

    cursos

    sobre

    esse

    assunto.

    Palavraschave:galpes;concretoprmoldado;prticoatirantado;anliseestrutural;no

    linearidade.

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    ABSTRACT

    SANTOS,

    A.

    P.

    Structural

    analysis

    of

    sheds

    with

    tied

    portal

    frames

    of

    precast

    concrete.

    2010. 190p. Dissertation (Mastersdegree in StructureEngineering) Sao Carlos School ofEngineering,UniversityofSaoPaulo,SaoCarlos,2010.

    ShedsofprecastconcreteformedbytiedportalframesarewidelyusedinBrazil.However,

    therearefewworksonthedesignofthesestructures.Inaddition,severaldesigncriteriaare

    adapted from those relative to the structures of cast in place concrete and multistorey

    buildings.Theobjectiveofthisworkistocontributetotheanalysisofthistypeofstructure,

    introducing concepts that are hardly seen in practice, such as: rigidity of beamcolumn

    connection,physicsandgeometricnonlinearanalysis,excessivedeformation,andcreep.The

    research was developed by mean of structural analysis, using models of sheds common in

    practice.Eachconceptpreviouslymentionedwasanalyzedinexamples.Thestiffnessofthe

    beamcolumn connection was evaluated with base on the restriction parameter of the

    rotation,R. The physics nonlinearity (PNL) ofconcrete was considered by the method of

    Branson. Forthegeometricnonlinearity(GNL)theparameterandtheprocessP.were

    used.Theexcessivedeformationincludingcreepwasdiscussedtakinginaccounttheaspects

    of Brazilian codes. It was found that the beamcolumn connection may have semirigid

    behavior in some cases, but, if properly designed, it has in fact rigid behavior. The

    consideration

    of

    the

    PNL

    had

    better

    results

    than

    the

    linear

    elastic

    analysis,

    and,

    for

    the

    sample studied, was possible to use a reduction coefficient of inertia equal to 0.5 for the

    beamsandcolumnsoftheportalframe.ItwasalsoconcludedthattheconsiderationofGNL

    should be done systematically for this type of structure, since as some examples showed

    increase of moments above 10% and > lim. Furthermore, it was observed that the

    verificationofdeflectionserviceabilitycanbedecisiveinthechoiceoftheportalframecross

    sections, being obligatory the consideration of creep. In this sense, the present work

    contributes to the technical literature on the structural analysis of the tied portal frame

    sheds, helping engineers in the design of these structures and serving as reference in

    coursesabout

    this

    subject.

    Keywords:sheds;precastconcrete;tiedportalframes;structuralanalysis;nonlinearity,

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    SUMRIO

    1INTRODUO

    __________________________________________________________

    17

    1.1Dificuldadesnoprojetoestrutural_____________________________________________19

    1.2Objetivos_________________________________________________________________20

    1.3Justificativas_______________________________________________________________21

    1.4Mtodo___________________________________________________________________22

    1.5Apresentaodoscaptulos__________________________________________________23

    2ESTADODAARTE_______________________________________________________25

    2.1Sistemasestruturaisparaedifciosdeumpavimento______________________________25

    2.2UtilizaodoprticoatirantadonoBrasil_______________________________________31

    2.3Variaesempregadasnoprticoatirantado____________________________________33

    2.3.1Ligaovigapilarcomchumbadoreseconsoloinclinado_________________________________33

    2.3.2Ligaovigapilarcomchumbadoreseconsolohorizontal_______________________________36

    2.3.2Sistemadeligaopassante_______________________________________________________38

    2.4Elementosquecomplementamoprticoatirantado______________________________40

    2.4.1Elementosdosistemadecobertura_________________________________________________40

    2.4.2

    Elementos

    do

    sistema

    de

    fechamento

    lateral

    ou

    frontal

    _________________________________

    40

    3SITUAESDEPROJETO__________________________________________________43

    3.1Estruturapronta____________________________________________________________43

    3.2Situaestransitrias_______________________________________________________46

    3.2.1Desmoldagem__________________________________________________________________47

    3.2.2 Transporte_____________________________________________________________________47

    3.2.3 Armazenamento_________________________________________________________________48

    3.2.4Montagem_____________________________________________________________________49

    3.3Consideraodasligaes____________________________________________________50

    3.4Algumasrecomendaesdenorma____________________________________________53

    4ANLISEDALIGAOVIGAPILAR__________________________________________55

    4.1Deformabilidadedaligao__________________________________________________55

    4.2Curvasmomentorotao____________________________________________________57

    4.3Obtenododiagramamomentorotao_______________________________________60

    4.4Modeloanalticoadotadonestetrabalho_______________________________________61

    4.5Ligaorgida,semirgidaouarticulada________________________________________64

    4.6Anlisedasligaesvigapilarpelomodeloanaltico______________________________66

    4 6 1 Ligao viga pilar com chumbadores e consolo inclinado exemplo 4 1 66

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    4.6.2Ligaovigapilarpassanteexemplo4.2____________________________________________72

    4.6.3Ligaovigapilarcomchumbadoreconsolohorizontalexemplo4.3_____________________83

    4.7Conclusosobrealigaovigapilar____________________________________________89

    5NOLINEARIDADEFSICA________________________________________________ 91

    5.1Estruturasdeelementoslineares______________________________________________91

    5.2Tiposdeanliseestrutural____________________________________________________92

    5.2.1Anliselinear___________________________________________________________________92

    5.2.2Anliselinearcomredistribuio___________________________________________________94

    5.2.3Anlisenolinear_______________________________________________________________95

    5.3ModelodeBranson_________________________________________________________98

    5.4CaractersticasgeomtricasdasseesnoestdioI_______________________________99

    5.5CaractersticasgeomtricasdasseesnoestdioII______________________________102

    5.6Modeloanalticoparaaanlisedanolinearidadefsica _________________________104

    5.7Anlisedosprticosatirantadospelomodeloanaltico___________________________107

    5.7.1Ligaovigapilarcomchumbadoreseconsolohorizontalexemplo5.1__________________107

    5.7.2Discussodosresultadosexemplo5.1____________________________________________122

    5.7.3Utilizaodocoeficienteredutorexemplo5.1______________________________________125

    5.8Conclusosobreanolinearidadefsica_______________________________________129

    6NOLINEARIDADEGEOMTRICA_________________________________________ 131

    6.1Conceitosfundamentais____________________________________________________131

    6.1.1

    No

    linearidade

    geomtrica

    (NLG)

    _________________________________________________

    132

    6.1.2Efeitosglobaiseefeitoslocais____________________________________________________132

    6.1.3Classificaodasestruturas______________________________________________________132

    6.2Avaliaodosefeitosde2ordem____________________________________________134

    6.3Parmetro______________________________________________________________1356.4ProcessoP.______________________________________________________________1376.5Verificaodaestabilidadeglobal_____________________________________________139

    6.5.1Exemplo6.1Seo25x35_______________________________________________________139

    6.5.2

    Exemplo

    6.2

    Seo

    25x50

    _______________________________________________________

    142

    6.5.3Exemplo6.3Seo30x60_______________________________________________________143

    6.5.4Parmetro Resultados________________________________________________________1446.5.5ProcessoP. Resultados________________________________________________________1466.5.6Discussodosresultados________________________________________________________160

    6.6Conclusosobreanolinearidadegeomtrica__________________________________162

    7DEFORMAOEXCESSIVA_______________________________________________ 163

    7.1Definiesimportantes_____________________________________________________163

    7.2DeslocamentoslimitesconformeaNBR6118:2003______________________________164

    7.3DeslocamentoslimitesconformeaNBR9062:2006______________________________166

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    7.4Deslocamentoslimitesrecomendados_________________________________________167

    7.5Combinaesdeaes _____________________________________________________168

    7.6Flechadiferida____________________________________________________________169

    7.7VerificaodoELSDEF_____________________________________________________170

    7.7.1Exemplo7.1Seo25x35_______________________________________________________171

    7.7.2Exemplo7.2Seo25x50_______________________________________________________173

    7.7.3Exemplo7.3Seo30x60_______________________________________________________174

    7.7.4Deslocamentoslimites___________________________________________________________175

    7.7.5FlechadiferidaFatorf_________________________________________________________1757.7.6Combinaes__________________________________________________________________176

    7.7.7Resultados____________________________________________________________________177

    7.7.8Discussodosresultados_________________________________________________________178

    7.8Conclusosobreadeformaoexcessiva______________________________________179

    8CONCLUSO

    __________________________________________________________

    181

    8.1Usodoprticoatirantado___________________________________________________181

    8.2Rigidezdaligaovigapilar_________________________________________________182

    8.3Consideraodanolinearidadefsica(NLF)___________________________________183

    8.4Consideraodanolinearidadegeomtrica(NLG)______________________________184

    8.5Verificaodoestadolimitededeformaoexcessiva____________________________185

    8.6Sugestesparatrabalhosfuturos_____________________________________________185

    REFERNCIASBIBLIOGRFICAS

    ______________________________________________

    187

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    1INTRODUO

    Diferentemente das obras de concreto moldadas no local, as prmoldadas

    caracterizamse pelo sistema construtivo em que a estrutura, ou parte dela,

    moldadapreviamenteeforadasuaposiodeutilizaodefinitiva.

    ANBR9062:2006 fazdistinoentreelementoprmoldadoeelementopr

    fabricado. Essa distino se d com base no controle de qualidade empregado na

    execuo do elemento. Segundo essa norma o elemento prmoldado executado

    com

    menor

    rigor

    no

    controle

    de

    qualidade

    quando

    comparado

    ao

    elemento

    pr

    fabricado, que por sua vez executado industrialmente com rgido controle de

    qualidade.

    Uma classificao importante para o tipo de concreto prmoldado,

    apresentadaporELDEBS(2000),quantoaolocaldeproduodoselementos:

    Prmoldadode fbrica.Executadoem instalaespermanentesdistantesda obra, onde necessria a considerao do transporte dos elementos

    prmoldadosdafbricaparaaobra.Onveldeprfabricaoexigidopela

    NBR9062:2006

    pode

    ou

    no

    ser

    alcanado;

    Prmoldado de canteiro. Produzido em instalaes provisrias nasimediaes da obra, no havendo, portanto, o transporte a longas

    distncias.Logo,asfacilidadesdetransporteeaobedinciaagabaritosde

    transporte no so condicionantes ao seu emprego. Mesmo sendo

    executado em canteiro de obras possvel alcanar o nvel de pr

    fabricaoexigidopelaNBR9062:2006.

    O concreto prmoldado pode ser aplicado em diversas reas na Construo

    Civil,

    como

    por

    exemplo:

    edificaes,

    construo

    pesada

    e

    infraestrutura

    urbana.

    Nas edificaes prmoldadas existe um nmero muito grande de sistemas

    estruturais. EL DEBS (2000) apresenta os sistemas estruturais mais utilizados para

    edificaes:

    Estruturadeesqueletodeumpavimento; Estruturadeparedeportantedeumpavimento; Estruturadeesqueletodemltiplospavimentosdepequenaaltura; Estruturadeesqueletodemltiplospavimentosdegrandealtura; Estruturadeparedeportantedemltiplospavimentosdegrandealtura; Sistemamisto(estruturadeesqueletoassociadoaparedesportantes)para

    edificao de mltiplos pa imentos

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    18 CAPTULO1INTRODUO

    As construes de um pavimento geralmente so denominadas galpes. Seu

    empregocomumnomundotodoe,emtermosdequantidadedeobras,destacam

    senoBrasil.

    Esses sistemas so apropriados para edificaes que necessitam de alta

    flexibilidadena

    arquitetura.

    Isto

    ocorre

    pela

    possibilidade

    do

    uso

    de

    grandes

    vos

    e

    espaosabertos,semainterfernciadeparedesepilaresemposiesinadequadas.

    A possibilidade de futuras ampliaes tambm uma grande vantagem nessas

    estruturas.

    Por essas razes os galpes so comumente utilizados para indstria,

    comrcio, depsitos e oficinas. Podem tambm ser empregados em estbulos e

    granjas.

    EL DEBS (2000) classifica as estruturas de esqueleto de um pavimento da

    seguinteforma:

    Sistemasestruturaiscomelementosdeeixoreto(Figura1.1); Sistemasestruturaiscomelementoscompostosportrechosdeeixoretoou

    curvo.

    EmalgumasregiesdoBrasilhpreferncianautilizaodaformabsicadda

    Figura1.1,comengastesnasligaesdospilarescomafundao.Istosedeveaum

    custo menor, em comparao com outras estruturas e tambm ao nvel de

    industrializao da regio em questo. Essa tipologia tambm pode ser encontrada

    comligao

    articulada

    do

    pilar

    com

    a

    fundao.

    dois elementos de cobertura

    d) Ligao rgida entre os pilares e osc) Pilares engastados na fundao e dois

    elementos de cobertura articulados

    b) Pilares engastados na fundao e ligaorgida entre os pilares e as vigasarticulada nos pilares

    a) Pilares engastados na fundao e viga

    TiranteTirante

    FIGURA 1.1 Sistemas estruturais com elementos de eixo reto. (Adaptado de EL DEBS, 2000).

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

    19/192

    19CAPTULO1INTRODUO

    BEZERRAeTEIXEIRA(2005)citamquenoestadodoPiauosistemaestrutural

    maisusadonasestruturasprmoldadasoprticoatirantado,naformabsicadj

    citada.

    Conhecida como plo internacional de Mrmores e Granitos, Vitria, no

    estadodo

    Esprito

    Santo,

    acolhe

    grandes

    empresas

    que

    comercializam

    essas

    pedras

    no Brasil e no exterior. Para abrigar seu maquinrio essas empresas necessitam de

    uma estrutura que seja capaz de vencer vos da ordem de trinta metros, que se

    adapte facilmente ao layoutdeproduoe queresista s intempries dessa regio

    litornea.EmvirtudedissohnoEspritoSantoumagrandeprocuraporgalpes.O

    prticoatirantadotambmtradiodessaregio,naformabsicaddaFigura1.1.

    J em regies mais desenvolvidas do pas, como o estado de So Paulo, o

    prtico atirantado compete com outros sistemas estruturais. A preferncia nesses

    locais

    a

    viga

    simplesmente

    apoiada

    em

    pilares

    engastados

    na

    fundao

    (forma

    bsicaadaFigura1.1).

    Logo,aescolhadeumadeterminadasoluoparaestruturasdeconcretopr

    moldadoestintimamenteligadaaosseguintesfatores:

    Tradioouaspectosculturais; Conhecimentosdeprojeto,fabricaoemontagem; Nveldedesenvolvimentoindustrial; Qualidadedasestradasparatransporte.Desse

    modo,

    as

    solues

    estruturais

    podem

    variar

    de

    uma

    regio

    para

    outra,

    num pas com dimenses to grandes, como o Brasil. Assim, uma boa soluo em

    uma determinada regio pode no ter sucesso em regies em que h outra

    mentalidade construtiva, outras condies industriais ou outras condies de

    transportepesado.

    1.1 Dificuldades no projeto estrutural

    ELDEBS

    (2000)

    cita

    que

    o

    projeto

    das

    estruturas

    pr

    moldadas

    no

    diferente

    doquesefazparaasestruturasdeconcretomoldadasnolocal.Oscarregamentose

    os esforos solicitantes so determinados do mesmo modo. O dimensionamento

    regidopelasmesmasregraseosmesmosprogramascomputacionais.

    Entretanto certas particularidades so acrescentadas, pois os elementos pr

    moldados so produzidos em lugares diferentes da sua utilizao e precisam,

    portanto,sertransportadosemontadosnasuaposiodefinitiva.

    Em relao s estruturas moldadas no local, as diferenas na anlise das

    estruturas

    de

    concreto

    prmoldado

    so

    basicamente:

    considerao

    das

    situaes

    transitriaseparticularidadesdasligaesentreoselementosprmoldados.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

    20/192

    20 CAPTULO1INTRODUO

    Acontece que muitos projetistas de galpes de concreto prmoldado, em

    especial os iniciantes, encontram grandes dificuldades na hora de fazer o projeto

    estrutural. Alguns dos motivos so: ausncia do assunto na maioria dos cursos de

    graduao em Engenharia Civil; carnciade bibliografia exclusiva e comportamento

    diferenciadoque

    os

    elementos

    de

    galpo

    apresentam

    em

    relao

    s

    estruturas

    de

    mltiplospavimentos.

    Outradificuldadenoprojetoestrutural degalpesa determinaodograu

    de rigidez nas ligaes entre os elementos estruturais do prtico principal.

    Dependendodadeformabilidadedaligao,podeocorrerredistribuiodeesforos

    noselementosestruturaisenvolvidos.

    HtambmaconsideraodaNolinearidadeFsicadoconcreto,sobretudo

    para os pilares que compem o prtico principal. Esse outro aspecto que pode

    gerar

    redistribuio

    de

    esforos,

    modificando

    em

    muito

    o

    dimensionamento

    e

    o

    detalhamentodaspeas.

    Dvidas tambm recaem na considerao da Nolinearidade Geomtrica, e

    ainda no dimensionamento ouna verificao doselementosestruturais quantoaos

    EstadosLimitesdeServio.

    Emrazodoquefoiexpostopossvelpreverqueumaboapartedosprojetos

    degalpodeconcretoprmoldadotemsidofeitademaneirainadequada,podendo

    comprometer a segurana da estrutura, prejudicar sua durabilidade e

    conseqentementediminuir

    a

    vida

    til

    da

    estrutura.

    razovelconcluirqueosprincipais itens ignoradosnoprojetoestruturalde

    galpes atirantados so as verificaes dos estados limites de servio e da

    instabilidade,vistoqueodimensionamentoconsiderandoaruna imprescindvela

    qualquerestrutura.

    Projetos mal elaborados so muito perigosos, pois podem levar a

    consequncias desastrosas. A Figura 1.2 ilustra estruturas de galpes em concreto

    prmoldadoemruna.

    1.2 Objetivos

    Oobjetivoprincipaldestetrabalhodiscutiroprojetoestruturaldosgalpes

    de concreto prmoldado com prticos atirantados (forma bsica d da Figura 1.1),

    comospilaresengastadosnafundao.

    Pretendese produzir um texto que proponha discusses e solues aos

    problemasrelacionadoscomasprincipaisetapasdaanliseestrutural,detal forma

    quepossa

    ser

    reproduzido

    e

    aplicado

    em

    estruturas

    semelhantes.

    Sero

    considerados

    osseguintesaspectos:

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

    21/192

    21CAPTULO1INTRODUO

    Conceitosfundamentaisdoconcretoarmado; Fundamentosbsicosdoconcretoprmoldado; Tiposdeanliseestrutural; Prescriesnormativasnacionais.

    (a) (b)

    (c) (d)

    FIGURA 1.2 Desabamento de alguns galpes de concreto pr-moldado.

    (Fontes: (a) e (b) CABRAL (2007); (c) SOARES (1998); (d) desconhecido).

    1.3 Justif icativas

    Estetrabalhojustificasepelafaltadebibliografiasobreaanliseestruturalde

    galpesemconcretoprmoldado.Humacarnciadelivrosoutrabalhospublicados

    querenamconhecimentossobreconcretoarmado,concretoprmoldadoeanlise

    estrutural e os direcionem s estruturas de galpes, sobretudo com prtico

    atirantado.

    Essa deficincia, somada dificuldade de se relacionar corretamente os

    critrios das normas NBR 6118:2003 e NBR 9062:2006, ocasiona muitas dvidas no

    desenvolvimento

    do

    projeto

    estrutural.

    Isso

    faz

    com

    que

    os

    projetistas

    de

    galpes

    criem seus prprios coeficientes e parmetros, podendo comprometer, portanto, a

    lid d d j t

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

    22/192

    22 CAPTULO1INTRODUO

    Outroaspectoimportantenestetrabalhoaintroduodosconceitosdeno

    linearidade fsica e nolinearidade geomtrica na anlise estrutural de galpes.

    Embora esses conceitos estejam presentes na NBR 6118:2003, dificilmente so

    empregadosnosprojetosestruturaiscitados.

    Serdado

    enfoque

    ao

    prtico

    atirantado,

    pois

    um

    sistema

    muito

    utilizado

    no

    Brasil. Alm disso, esse sistema estrutural vivel economicamente quando

    comparado com as outras formas bsicas, pois consegue vencer vos de at 30 m,

    sem o uso da protenso. Isso faz com que esse tipo de edificao seja um grande

    concorrenteaosgalpesemqueseempregamestruturasmetlicas,principalmente

    em regies litorneas, onde a preocupao com a corroso do ao muito

    importante. Nos galpes atirantados, essa preocupao existe com relao aos

    tirantes.

    Otrabalho

    tratar

    apenas

    de

    galpes

    sem

    mezanino,

    em

    funo

    da

    limitao

    dotempo.

    Esperasequeestetrabalhocontribuaparaa literaturatcnicasobreprojeto

    estrutural desse tipo de edificao, sobretudo na anlise estrutural, destacandose

    por:

    Auxiliarosprojetistasnoclculodasestruturasdegalpesdeconcretoprmoldado;

    Servir de base para disciplinas de projeto de galpo prmoldado,porventura

    ministradas

    nos

    cursos

    de

    graduao

    em

    Engenharia

    Civil

    ou

    psgraduaoemEngenhariadeEstruturas.

    1.4 Mtodo

    Conforme SANTOS (2004) o mtodo aqui utilizado a Aplicao direta de

    umateoria,noqualpartesefatodequeateoriamatemticaouracionalabstrata,

    totalmenteenuncivel,existe,sendoaplicadaaosproblemasreaisconsiderados.

    SegundoSILVA

    e

    MENEZES

    (2005)

    a

    pesquisa

    pode

    ser

    classificada,

    do

    ponto

    de vista da natureza, como Pesquisa Aplicada que objetiva gerar conhecimentos

    paraaaplicaoprticaedirigidossoluodeproblemasespecficos.

    A tcnica ou o processo aplicado para que se possa chegar aos objetivos

    consisteem:

    Fazerrevisodaliteraturatcnica; RealizaranlisesplanasetridimensionaiscomoauxliodoprogramaSTRAP

    disponvelnoDepartamentodeEngenhariadeEstruturasdaEESC/USP;

    Desenvolverexemplos

    com

    base

    nas

    tipologias

    existentes

    de

    acordo

    com

    a

    etapadaanliseabordada.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

    23/192

    23CAPTULO1INTRODUO

    1.5 Apresentao dos captulos

    Apresentase no captulo 2 o estado da arte para os galpes atirantados.

    Primeiramentesomostradosospossveissistemasestruturaisparaedifciosdeum

    pavimento.Para

    exemplificar

    o

    grande

    uso

    dos

    galpes

    atirantados,

    foi

    realizado

    um

    levantamento de empresas filiadas Associao Brasileira da Construo

    Industrializada de Concreto (ABCIC) que comercializam tal tipologia construtiva. Em

    seguida,somostradasasprincipaisvariaesempregadasnoprticoatirantado.Por

    fim,solistadososelementosquecomplementamtalestrutura.

    O captulo3 trata das situaes de projeto. So apresentados os elementos

    quecompemaestruturapronta.Almdisso,sodiscutidasasetapasquecompem

    as situaes transitrias e suas implicaes no projeto estrutural. Posteriormente,

    descrevemse

    os

    tipos

    de

    ligaes

    existentes

    nos

    galpes

    atirantados

    e

    para

    terminar,

    sodescritasalgumasrecomendaesdenorma.

    A partir do captulo 4 os aspectos da anlise estrutural so discutidos. O

    captulo 4 aborda a ligao vigapilar dos prticos atirantados, com nfase na

    deformabilidade ao momento fletor. Verificase, para as tipologias consideradas, o

    comportamentodasligaesquantorigidez.

    O captulo 5 considera a nolinearidade fsica do concreto na anlise

    estrutural. Descreve uma forma de se obter coeficiente redutor de inrcia para o

    prticoatirantado,

    a

    partir

    do

    modelo

    de

    Branson.

    O captulo6 analisa a estrutura considerando a nolinearidade geomtrica.

    SodescritososprocessoseP.,acompanhadosdeexemplos.Nofinalsofeitas

    correlaesentreosdoismtodos.

    O captulo7 trata do estado limite de deformao excessiva. Tal verificao

    tambmfatorcondicionanteparaaadoodasseestransversais.Nestecaptulo

    soconsideradosaspectosnormativoseoclculodafluncia.

    Por fim, no captulo 8, so apresentadas as concluses gerais, alm de

    sugestespara

    trabalhos

    futuros.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    24 CAPTULO1INTRODUO

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    2ESTADO DA ARTE

    Este captulo apresenta os sistemas estruturais atualmente empregados nas

    edificaes de um nico pavimento, e seus respectivos elementos. Primeiramente

    sodiscutidos,deformaresumida,ospossveissistemasestruturais,comvantagense

    desvantagensdecadaumdeles.Emseguidaapresentamseexemplosdasprincipais

    variaesempregadasparaoprticoatirantado.

    2.1 Sistemas estruturais para edif cios de um pavimento

    Conforme abordado no Captulo 1, para edifcios de um pavimento, EL DEBS

    (2000)classificaossistemasutilizadosem:

    Sistemasestruturaisdeesqueleto: Comelementosdeeixoreto; Comelementoscompostosportrechosdeeixoretooucurvo;

    Sistemasestruturaisdeparedeportante.

    Osistemaestruturalemesqueletocompostoporpilaresevigasqueformam

    oprticoprincipal.Longitudinalmenteessesprticossouniformementeespaados

    e ligados entre si por teras na cobertura e por vigas no fechamento lateral. No

    primeiro e no ltimo prtico (fechamento frontal), so empregados pilares e vigas

    para receber a ao horizontal proveniente do vento. A Figura 2.1 mostra os

    elementoscomponentesdeumaestruturaemesqueleto,enquantoqueaFigura2.2

    mostraumaobrasendoconstrudanessesistema.

    Oselementos

    de

    eixo

    reto

    so

    os

    mais

    utilizados

    nos

    pr

    moldados

    de

    fbrica,

    porapresentaremfacilidadesnaproduoenaaplicaodaprotenso.Pormesses

    elementos possuem a desvantagem quanto distribuio dos esforos solicitantes,

    umavezqueas ligaesentreospilareseasvigasdoprticoprincipalse localizam

    empontosondeomomentofletoreaforacortantetmvaloressignificativos.

    AsformasbsicasusadasparaessesistemajforammostradasnaFigura1.1

    do Captulo 1, porm so reapresentadas na Tabela 2.1 acompanhadas de breves

    comentrios.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

    26/192

    26 CAPTULO2ESTADODAARTE

    FIGURA 2.1 Exemplo de sistema estrutural em esqueleto.

    FIGURA 2.2 Edif icao de um sis tema estrutural em esqueleto.(Fonte: www.artecon.com.br).

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    27CAPTULO2ESTADODAARTE

    TABELA 2.1 Formas bsicas dos sistemas estruturais com elementos de eixo reto.

    (Fonte: EL DEBS, 2000).

    Caractersticas Forma bsica Comentrios

    a) Pilaresengastados na

    fundao e vigaarticulada nos

    pilares

    Forma bsica onde a estabilidade garantida pelo pilar engastado nafundao. Devido facilidade de

    produo, montagem e tambm pelafacilidade na execuo das ligaes

    uma das formas mais empregadas.

    b) Pilaresengastados na

    fundao e ligaorgida entre os

    pilares e as vigas

    Forma usada nos casos em que a flexo

    nos pilares alcana momentos fletoreselevados. Ocorre quando h utilizaode pilares muito altos associados ou noa pontes rolantes com grande capacidadede carga. A estabilidade proporcionada

    pelo efeito de prtico.

    c) Pilaresengastados na

    fundao e doiselementos de

    coberturasarticulados

    Tirante

    Empregada em coberturas inclinadas e

    na maioria dos casos com o uso dotirante. O uso do tirante reduz osesforos nas ligaes e tambm nos

    elementos estruturais.

    d) Ligao rgidaentre os pilares e os

    dois elementos decobertura. Pilaresou articulados ou

    engastados.

    Tirante

    Forma bsica muito utilizada no Brasilpara coberturas inclinadas. Apresentam

    ligaes com rigidez entre a viga e opilar. Os pilares podem estar engastados

    ou articulados na fundao.

    Porapresentaremligaesvigapilarprximassregiesdemomentonulo,os

    elementoscompostosportrechosdeeixoretooucurvopossuemmelhordistribuio

    deesforossolicitantes.Entretantoessesistemadedifcilexecuo,oquedificulta

    suautilizaonoprmoldadodecanteiro.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    28 CAPTULO2ESTADODAARTE

    A Tabela 2.2 mostra as formas bsicas presentes nos sistemas estruturais de

    esqueleto com elementos compostos por trechos de eixo reto, e a Tabela 2.3 com

    elementoscompostosportrechosdeeixocurvo.

    TABELA 2.2 Formas bsicas dos sistemas estruturais com elementos compostos portrechos de eixo reto. (Fonte: EL DEBS, 2000).

    Caractersticas Forma bsica Comentrios

    a) Com elementosengastados na

    fundao e duasarticulaes na

    viga

    Tirante

    Tambm conhecido como sistemalambda, essa forma bsica possui asarticulaes prximas posio do

    momento fletor nulo (devido cargapermanente). O emprego de tirante

    muito comum e auxilia na reduo dopeso dos elementos.

    b) Com elementosem forma de U

    Em funo das limitaes de fabricao,transporte e montagem, esse sistema

    empregado em pr-moldado de canteiro,onde a moldagem realizada na posio

    horizontal. As vinculaes desseselementos podem ser duas articulaes.

    c) Com elementosem forma de Lou

    T

    Essa forma bsica comumenteempregada em galpes altos e estreitoscom um vo. A formao de prticostriarticulados evita o engastamento na

    fundao.

    Um sistema estrutural muito peculiar, e que se pode entender como

    pertencente aos sistemas estruturais de esqueleto com elementos compostos, o

    formadoporelementoscomaberturaentreosbanzos.Essessistemasestruturaisso

    vantajososporproporcionarreduonoconsumodematerialeconsequentemente

    depeso.Sovistossobaformadetrelia,vigaVierendelouvigaarmadaepodemser

    encontradoscommaisdetalhesemELDEBS(2000)eVASCONCELOS(2002).

    Todas as formas bsicas mostradas nas Tabelas 2.1, 2.2 e 2.3 podem ser

    utilizadaspara

    galpes

    de

    um

    ou

    mais

    vos.

    Alguns

    esquemas

    construtivos

    derivados

    dasformasbsicasmostradaspodemapresentaralternativascomvigasembalano,

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

    29/192

    29CAPTULO2ESTADODAARTE

    Ilustrandoaspossveisvariaesusadasnossistemasestruturaisdegalpes,a

    Figura 2.3 mostra diversas formas de sistemas estruturais derivados das formas

    bsicasapresentadasnasTabelasde2.1a2.3.

    TABELA 2.3 Formas bsicas dos sistemas estruturais com elementos compostos portrechos de eixo curvo. (Fonte: EL DEBS, 2000).

    Caractersticas Forma bsica Comentrios

    a) Com umelemento articulado

    nos pilares

    Tirante

    A utilizao do arco para coberturareduz significativamente o consumo de

    materiais e o peso dos elementos,proporcionada pela reduo da flexo. O

    uso do tirante praticamenteobrigatrio.

    b) Com doiselementos

    articulados nospilares e entre si

    Tirante

    Apresenta diferena em relao casoanterior no nmero de elementos e

    nmero de ligaes, o que o torna maisfcil a fabricao e o transporte, porm

    mais difcil a montagem. O uso dotirante tambm praticamente

    obrigatrio.

    c) Com umelemento engastado

    nos pilares

    Forma de uso limitado uma vez que necessrio realizar ligao rgida entreos pilares e o arco. Pode apresentar ou

    no o tirante.

    Para finalizarossistemasestruturaisparaedifciosdeumpavimento,tmse

    aquelescom paredeportante (Figura2.4).Essessistemas so formados porpainis

    prmoldadosquepromovemnosofechamentocomotambmservemdeapoio

    para a cobertura. Essa caracterstica resulta em um melhor aproveitamento dos

    materiais. No entanto ocorrem dificuldades nos casos em que h necessidade de

    ampliaodaedificao.

    A estabilidade da estrutura pode ser garantida pela forma bsica onde as

    paredes so engastadas na fundao e os elementos de cobertura apoiados, ou no

    casoondeoselementosdacoberturasocapazesdetransferirasaeslateraispara

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    30 CAPTULO2ESTADODAARTE

    as paredes, promovendo o efeito diafragma. Nesse caso a estrutura tem um

    comportamentodecaixa,ondeasparedespodemestarapoiadasnafundao.

    (a) (b)

    (c) (d)

    FIGURA 2.3 Exemplo de variaes das formas bsicas apresentadas nas tabelas 2.1 a 2.3.

    (Fontes: (a) e (b), www.leonardi.com.br; (c) www.tonetto .com.br; (d) QUEIROS (2007)).

    FIGURA 2.4 Exemplo de sistema estrutural de parede portante.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

    31/192

    31CAPTULO2ESTADODAARTE

    possvel associar elementos do sistema de parede portante ao sistema de

    esqueleto,obtendoassimumsistemamisto.Essesistemarecomendvelquandoas

    dimenses da edificao so grandes ou quando se pretende promover ampliao

    emumadireo.

    Parauma

    leitura

    mais

    profunda

    sobre

    o

    sistema

    estrutural

    de

    parede

    portante

    no campo do concreto prmoldado alm de EL DEBS (2000) recomendado o

    manualdeprojetodoPCI(1992).

    2.2 Utilizao do prtico atirantado no Brasil

    OsistemaestruturalcomprticoatirantadomuitoempregadonoBrasil.Isso

    sedeveprincipalmenteadoisfatores:

    Baixocustodeproduo; Facilidadedetransioapartirdeoutrasformasdeprmoldados.Oprticoatirantadoproporcionabaixocustodeproduo,porsetratardeum

    tipo de prmoldagem leve. O baixo custo de fabricao pode ser creditado ao

    tamanhodaspeas,umavezquenonecessrioousodepistasdeconcretagem

    tampoucoaaplicaodaprotenso.Otamanhodaspeastambmproporcionaum

    transporteeconmico,sem anecessidadedeseutilizaremcarretascomdimenses

    especiais.Almdisso,possvelrealizaramontagemdamaioriadaspeasutilizando

    guindasteacoplado

    a

    caminho,

    ao

    invs

    de

    autogrua

    sobre

    pneus,

    popularmente

    conhecidacomoguindaste.

    A facilidadedetransioapartirdeoutras formasdeprmoldagemtornao

    prtico atirantado muito atraente. Muitas empresas que produzem galpes com

    prtico atirantado comearam com fabricao de postes, galerias ou lajes com

    vigotasprmoldadas,umavezqueaproduodesseselementosrequerumafbrica

    commdiamecanizao.

    Como forma de se verificar a grande aplicabilidade dos galpes com prtico

    atirantado,foi

    realizada,

    entre

    os

    dias

    24

    e

    27

    de

    abril

    de

    2009,

    uma

    consulta

    em

    sites das empresas fabricantes de concreto prmoldado associadas ABCIC

    (AssociaoBrasileiradaConstruoIndustrializadadeConcreto).ATabela2.4exibe

    a distribuio por estado dessas empresas e tambm o nmero de empresas que

    produzemestruturasdemltiplospavimentos(sistemalaje,viga,pilar),galpescom

    prticoatirantadoesomenteelementoscomoestacasepainis.

    Das 42 empresas associadas, 40 disponibilizam seus produtos nos seus

    respectivossites.Considerandoasfiliaisinstaladasemestadosdiferentesdaempresa

    matriz,o

    nmero

    total

    de

    fbricas

    associadas

    ABCIC,

    at

    essa

    data,

    54.

    OutraconstataobaseadanaTabela2.4,podeservistanaFigura2.5.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    32 CAPTULO2ESTADODAARTE

    Ogrficomostraque82%dasfbricas(associadasABCIC)estonasregies

    SuleSudeste,sendo43%somentenoestadodeSoPaulo.

    TABELA 2.4 Consulta realizada entre as empresas associadas ABCIC.

    (Fonte: www.abcic.org.br).

    ESTADOEMPRESAS

    ASSOCIADAS*

    SISTEMALAJE, VIGA,

    PILAR**

    SISTEMAPRTICO

    ATIRANTADO***

    SOMENTEOUTROS

    ELEMENTOS****RS 4 4 0 0SC 6 6 4 0PR 2 1 1 0SP 23 18 4 4MG 5 2 2 1RJ 3 3 0 0

    ES 1 1 0 0GO 1 1 1 0MS 2 2 0 0MT 1 1 0 0BA 2 1 0 1PE 2 1 1 0CE 1 1 0 0PA 1 1 1 0

    Total 54 43 14 6

    * Empresas associadas ABCIC;

    ** Empresas associadas ABCIC que produzem o sistema estrutural com laje-viga-pilar;*** Empresas associadas ABCIC que produzem galpo com prtico atirantado;

    **** Empresas associadas ABCIC que produzem somente elementos como estacas ou painis arquitetnicos.

    FIGURA 2.5 Grfico com a dist ribu io das fbricas assoc iadas ABCIC por regio.

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    33CAPTULO2ESTADODAARTE

    Das 54 empresas que produzem estruturas de concreto prmoldado, 80%

    fabricam estruturas derivadas das formas a e b da Tabela 2.1, com aplicaes em

    edifcios de umpavimentoedemltiplospavimentos. Issopermiteconcluirqueh

    nas regies Sul e Sudeste uma preferncia pelo sistema estrutural lajevigapilar,

    ocasionadaprincipalmente

    pela

    demanda

    por

    edificaes

    mais

    complexas

    e

    com

    uso

    mais nobre, como, por exemplo, edifcios residenciais, hospitais, escolas,

    supermercadosetc.

    Dessas 54 empresas, 26% produzem galpes com prtico atirantado. Esse

    nmerosignificativo,umavezqueconsideraapenasempresasassociadasABCIC.

    Entretanto, o nmero de fbricas de concreto prmoldado existentes no

    BrasilbemsuperioraosindicadosnaTabela2.4.Essefatodefcilcomprovao.

    BEZERRA e TEIXEIRA (2005) argumentam que no Piau o sistema prmoldado mais

    usadoem

    galpes

    o

    prtico

    atirantado.

    J

    QUEIROS

    (2007)

    cita

    que

    no

    estado

    de

    Alagoasosgalpesemconcretoprmoldadosomuitoutilizados.Essesdoisestados

    donordestenoaparecemnaTabela2.4.

    Portanto,considerandoonmerototaldeempresasdeprmoldadonoBrasil,

    opercentualdefbricasdeprticoatirantadomuitosuperioraos26%.

    2.3 Variaes empregadas no prtico atirantado

    Existem

    vrias

    formas

    para

    os

    galpes

    com

    prtico

    atirantado.

    A

    principal

    diferenaestnotipodeligaovigapilar.Ossistemasdeligaomaisutilizadosno

    mercadoatualmente,etambmosmaisencontradosnasempresasfiliadasABCIC,

    so:

    Comchumbadoreseconsoloinclinado; Comchumbadoreseconsolohorizontal; Ligaovigapilarpassante.

    Aseguir

    sero

    mostradas

    as

    principais

    diferenas

    entre

    esses

    sistemas.

    2.3.1 Ligao viga-pilar com chumbadores e consolo inclinado

    Essesistema,ilustradonaFigura2.6,usadoparagalpescomvosealturas

    da ordem de 15 m e 6m respectivamente. A altura da edificao pode ser

    consideradacomoadistnciaentreopisoacabadoeotopodotirante.Entretanto,

    comumsereferiralturadaedificaocomosendoadistnciaentreopisoacabado

    eo

    topo

    do

    pilar,

    como

    mostrado

    na

    Figura

    2.6

    pela

    letra

    H.

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    35CAPTULO2ESTADODAARTE

    TABELA 2.5 Sistema de ligao viga-pilar com chumbadores e consolo inclinado.

    Elementos Desenho esquemtico Comentrios

    a) PilarA B

    A B

    Os pilares apresentam dimenses daordem de 20 x 30 (em centmetros)

    e seo I em quase todo seucomprimento. O tipo de seo, almde promover economia de material,

    permite um melhor encaixe daalvenaria.

    b) VigaInclinada A

    AB

    B

    A viga tem inclinao de 20% eseo I com dimenses variveis.

    Essa variao promove umaeconomia de material, uma vez queacompanha os esforos de flexo.Pode ser fabricada com ou sem

    beiral.

    c) Ligaoviga-pilar

    A viga ligada ao pilar por meio dedois chumbadores e um consolo

    inclinado. Dessa maneira, a ligaopromove transmisso de momento

    fletor da viga para o pilar. O tirante posicionado logo abaixo doconsolo.

    d) Ligaoviga-pilar para

    galpesgeminados ou

    mltiplos

    A geminao do galpo pode serfeita utilizando um pilar com

    consolo duplo. Isso ocorre quandose deseja um vo maior na

    edificao e a presena de um pilarno meio do vo no constitui um

    problema.

    e) Ligaoviga-viga

    A ligao viga-viga feita comchapa metlica e parafusos. A

    fixao das chapas pode ser nasfaces laterais ou nas faces

    superiores. Por ser muito flexvel,essa ligao geralmente

    considerada como sendo uma

    articulao.

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    36 CAPTULO2ESTADODAARTE

    2.3.2 Ligao viga-pilar com chumbadores e consolo horizontal

    Essesistemapodeserusadoemedificaescomat30mdevoepdireito

    em tornode 10 m. Tambm podem ser utilizadas pontesrolantes, com capacidade

    daordem

    de

    100

    kN.

    A

    Figura

    2.8

    mostra

    um

    desenho

    esquemtico

    desse

    modelo.

    VO

    H

    FIGURA 2.8 Prtico principal com o sistema de ligao viga-pilar com chumbadores e

    consolo horizontal. (Adaptado de www.predalle.com.br).

    A Figura 2.9 mostra uma obra com esse sistema e a Tabela 2.6 apresenta as

    principaiscaractersticasdoselementosusados.

    FIGURA 2.9 Obra sendo executada com o sistema de ligao viga-pilar com chumbadores e

    consolo horizontal (Fonte: www antares ind br)

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    37CAPTULO2ESTADODAARTE

    TABELA 2.6 Sistema de ligao viga-pilar com chumbadores e consolo horizontal.

    Elementos Desenho esquemtico Comentrios

    a) Pilar A

    A

    Os pilares apresentam seoretangular e dimenses (emcentmetros) entre 25 x 35 e

    30 x 60.

    b) VigaInclinada A

    A

    A viga, com inclinao de 20%,possui seo T com altura

    constante. As dimenses de suaseo transversal so prximas dasdimenses do pilar, sendo a

    espessura da mesa de 10 cm. Podeser fabricada com ou sem beiral.

    c) Ligaoviga-pilar

    A viga ligada ao pilar por meio dedois chumbadores e um consolo nahorizontal. Essa ligao promovetransmisso de momento fletor da

    viga para o pilar. So usadas duasbarras de ao para compor o tirante,

    que conectado na viga inclinada.

    d) Ligaoviga-pilar para

    galpesgeminados ou

    mltiplos

    A geminao do galpo feitautilizando um pilar com consolo

    duplo. A ligao das vigas com opilar ocorre de maneira similar

    ligao anterior.

    e) Ligaoviga-viga

    A ligao viga-viga feita comchapa metlica e parafusos.

    Geralmente a fixao das chapas feita nas faces laterais das vigas.

    Por ser muito flexvel, essa ligaogeralmente considerada comosendo uma ligao articulada.

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    38 CAPTULO2ESTADODAARTE

    2.3.2 Sistema de ligao passante

    Essesistemadeligaovigapilarpodeserconstrudoparaedificaescomat

    25mdevoe,geralmente,compdireitoemtornode10m.AFigura2.10mostra

    umdesenho

    esquemtico

    desse

    modelo.

    VO

    H

    FIGURA 2.10 Prtico principal com o sistema passante de ligao viga-pilar.

    (Adaptado de www.mold.com.br).

    A Figura 2.11 apresenta um exemplo de obra, e a Tabela 2.7, as principais

    caractersticasdos

    elementos

    usados

    para

    ligao

    passante.

    FIGURA 2.11 Obra sendo executada com o sistema passante de ligao viga-pilar.(Fonte: www.predalle.com.br).

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    40 CAPTULO2ESTADODAARTE

    2.4 Elementos que complementam o prt ico atirantado

    Os elementos que complementam o prtico atirantado podem ser divididos

    nosdoisgruposindicadosaseguir:

    Elementosdosistemadecobertura: Telha; Tera; Lanternim; Platibanda; Cabosparacontraventamento.

    Elementosdo

    sistema

    de

    fechamento

    lateral

    ou

    frontal:

    Alvenaria; Telhas; Travessas; Painisdeconcreto.

    2.4.1 Elementos do sistema de cobertura

    Oselementos

    do

    sistema

    de

    cobertura

    variam

    principalmente

    em

    funo

    do

    tipo de telha empregada e do espaamento adotado entre prticos, que pode ser

    determinanteparaaescolhadotipodetera.

    ExemplosdesseselementospodemservistoscommaisdetalhesnaTabela2.8,

    mostradaaseguir.

    2.4.2 Elementos do sistema de fechamento lateral ou frontal

    O

    fechamento

    lateral

    ou

    frontal

    dos

    galpes

    pode

    ser

    constitudo

    por:

    alvenaria (blocos de concreto ou cermico), telhas metlicas e painis de concreto

    (Figura2.12).

    comum o emprego de alvenaria e de telhas metlicas simultaneamente,

    sendo a alvenaria construda na base da edificao at aproximadamente dois

    metros,eastelhasmetlicasnaalturarestante.

    Nos fechamentos metlicos so utilizadas travessas metlicas que se apoiam

    nospilareseprendemastelhas,comomostraaFigura2.13.Tambmcomumouso

    detirantes

    metlicos

    utilizados

    para

    diminuir

    o

    vo

    da

    travessa

    na

    direo

    de

    menor

    inrciadatravessa.

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    41CAPTULO2ESTADODAARTE

    TABELA 2.8 Elementos do sistema de cobertura.

    Elementos Ilustraes Comentrios

    a) Telha

    Vrios tipos de telhas podem

    ser usados. Entre elasdestacam-se as telhas metlicas

    com chapas galvanizadas, astelhas termoacsticas,constitudas por telhas

    metlicas e material isolante, asde fibrocimento e as

    translcidas formadas porfibras de vidro.

    b) Tera

    As teras podem ser de

    concreto armado, concretoprotendido ou de perfis de

    chapas metlicas. So apoiadasnas vigas inclinadas e tm a

    finalidade de suportar as telhas.

    c) Lanternim

    Os lanternins so estruturassecundrias que se apoiam nas

    vigas inclinadas. Possuem afinalidade de iluminar, ou

    apenas ventilar o interior dos

    edifcios. Para que ocorra oefeito termo-sifo, necessrioque a parte baixa da edificao

    contenha aberturas para aentrada de ar.

    d) Platibanda

    A platibanda uma faixahorizontal que emoldura a partesuperior da edificao, com a

    finalidade de esconder otelhado. Nos galpes

    sustentada por prolongamentosdos pilares, que tambmrecebem o nome de platibanda.

    e) Cabos paracontraventa-

    mento

    Os cabos so usados parapromover certa estabilidade noplano das telhas. So formadospor ao galvanizado com fios

    entrelaados e ligam acumeeira de um prtico ao n

    viga-pilar, de um prticoadjacente.

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    42 CAPTULO2ESTADODAARTE

    (a) (b)

    (c) (d)

    FIGURA 2.12 Exemplos de fechamento lateral. (Fontes: (a) www.leonardi.com.br ; (b)

    www.projepar.com.br; (c) www.predalle.com.br; (d) www.antares.ind.br).

    FIGURA 2.13 Fechamento metlico composto por telhas e travessas metlicas.

    (Fonte: www.metform.com.br).

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    3SITUAES DE PROJETO

    Oprojetoestruturaldasedificaesdeconcretoprmoldadodeveconsiderar,

    almdaestruturapronta,assituaestransitriaseas ligaesentreoselementos

    quecompemaestrutura.

    Neste captulo sero discutidas essas situaes relativas aos elementos

    principaisdosgalpes.Paranoestendermuitootrabalho,noseroconsideradas

    as interaes com possveis estruturas de mezaninos, muito comum nessas

    edificaes.

    3.1 Estrutura pronta

    Os galpes tratados neste trabalho, com prticos atirantados, so formados

    pelosseguinteselementosestruturais(Figura3.1):

    Teras.Elementosdeconcretoarmado,concretoprotendidooumetlicos.Suportamopesodoselementosdecobertura(telhas,forrose luminrias)

    bem

    como

    as

    aes

    variveis

    (peso

    de

    pessoas

    durante

    uma

    eventual

    manuteno, peso da gua de chuva ou de algum resduo, este

    principalmente em zonas siderrgicas). As teras se apoiam nas vigas

    inclinadas do prtico e podem proporcionam travamento na direo

    longitudinal da estrutura. Este travamento deve ser considerado no

    dimensionamentodasteras;

    Vigas inclinadas, ou simplesmente vigas. Elementos de concreto armado.Servemdeapoioparaasteras,almdeformaremoprticoprincipal(ouo

    prticotransversal),

    junto

    com

    os

    pilares

    e

    os

    tirantes.

    Popularmente,

    as

    vigas inclinadas tambm so conhecidas como traves ou braos,

    provavelmenteparadiferencilasdasdemaisvigasdaedificao;

    Pilares do prtico principal, ou simplesmente pilares. Elementos deconcretoarmado.Compemoprticoprincipaledosuporteparaasvigas

    detravamentoeasderolamento;

    Tirantes. Elementos metlicos. Compem o prtico principal, aliviando astenses e diminuindo os deslocamentos na atuao dos carregamentos

    gravitacionais;

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    44 CAPTULO3SITUAESDEPROJETO

    Pilares de fechamento. Elementos de concreto armado. Utilizados nosfechamentos frontais da estrutura. Recebem a ao do vento frontal (ou

    vento0,conformeaNBR6123:1988).Apoiamasvigasdetravamento;

    Vigas de travamento. Elementos de concreto armado. Recebem ocarregamento

    dos

    fechamentos

    laterais

    e

    frontais

    e

    auxiliam

    no

    travamentodospilares;

    Vigas de rolamento. Elementos de concreto armado. Recebem as aesprovenientes das pontes rolantes e as distribuem aos pilares do prtico

    principal.

    FIGURA 3.1 Elementos estruturais dos galpes formados por prticos atirantados.

    Todosesseselementos,porpossuremumadesuasdimensesbemmaiorque

    as demais, podem ser tratados como elementos de barras, de acordo com a

    MecnicadasEstruturas.Logoesseselementospodemsersubmetidosasolicitaes

    normaisetangenciais.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    45CAPTULO3SITUAESDEPROJETO

    Um dos pontos importantes no projeto escolher um arranjo estrutural

    adequado.Essaidealizaoestassociadasaespresentesnaedificao,umavez

    queafunobsicadaestruturacoletaressasaesecontrolarseufluxo(CORRA,

    1991).

    Osarranjos

    estruturais,

    ou

    modelos

    estruturais,

    consideram

    composies

    de

    um ou mais elementos. Sua escolha se d em funo do conhecimento, da

    disponibilidadedetempooudeferramentascomputacionaisdisponveis.

    Considerandoagrandedisponibilidadedeprogramasparaaanliseestrutural,

    os dois modelos mais adotados para os galpes so: o prtico plano e o prtico

    tridimensional.

    O prtico tridimensional (Figura 3.2) formado por todos os elementos

    estruturais descritos anteriormente, enquanto que a anlise por prtico plano

    considera

    a

    estrutura

    em

    dois

    planos

    distintos,

    constituda

    pelo

    prtico

    principal

    (Figura3.3)epeloprticolongitudinal(Figura3.4),esteformadopelospilaresepelas

    vigasdetravamento.

    FIGURA 3.2 Modelagem em elementos de barra uti lizando o prtico t ridimensional.

    FIGURA 3.3 Modelagem em elementos de barra uti lizando o prtico pr incipal (transversal).

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    46 CAPTULO3SITUAESDEPROJETO

    FIGURA 3.4 Modelagem em elementos de barra utilizando o prtico longi tudinal.

    Omodelotridimensionalmaiscompleto,umavezquecapazdedeterminar

    os esforos nas trs direes da estrutura, alm de idealizar melhor o

    comportamentodoselementosestruturaisbem comodosvnculosedascondies

    decontorno.

    Entretanto,

    o

    ganho

    com

    preciso

    implica

    em

    maior

    complexidade

    no

    clculo.Asoluogeralmenteexigeousodeprogramasdeanlisematricial.

    3.2 Situaes transitr ias

    Na verificao das situaes transitrias necessrio considerar tanto os

    estadoslimitesltimosquantoosdeservio.

    Paraaverificaodosestadoslimitesltimosdeveseconsiderararesistncia

    doconcreto

    na

    poca

    da

    solicitao

    e

    tambm

    o

    efeito

    da

    ao

    dinmica,

    ambas

    comentadasaseguir.Averificaodosestadoslimitesdeserviogeralmentefeita

    considerandoseoestadolimitedeformaodefissuraouodefissuraoaceitvel.

    ELDEBS(2000)recomendalimitaraformaodefissurasatravsdalimitao

    dos momentos solicitantes ao valor do momento de fissurao (calculado com a

    resistncia do concreto na data considerada) dividido por um coeficiente de

    segurana.OmanualdoPCIrecomendaparaessecoeficienteovalorde1,5.

    Para fissurao aceitvel o PCI indica os seguintes valores para abertura de

    fissura: Elementoexpostoaotempo0,12mm; Elementonoexpostoaotempo0,25mm.Recomendaesparaaberturadefissurastambmpodemserencontradasna

    NBR6118:2003.

    Assituaestransitriasdevemserconsideradasnosprojetosestruturais,uma

    vezquepodemgerar,noselementosprmoldados,solicitaesmaisdesfavorveis.

    Essas situaes so basicamente as seguintes: desmoldagem, transporte,

    armazenamentoe

    montagem.

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  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    48 CAPTULO3SITUAESDEPROJETO

    Durante as fases de movimentao dos elementos importante levar em

    considerao,almdaresistnciadoconcreto,oefeitodinmico.

    Na falta de uma anlise com base na dinmica das estruturas, a NBR

    9062:2006recomendaoempregodeumcoeficientequeaproximaoefeitodinmico

    poruma

    ao

    esttica

    equivalente,

    de

    acordo

    com

    a

    expresso:

    gedagk 3.1ged carga esttica equivalente de clculo;gk carga esttica caracterstica;a coeiciente de ampliicao dinmica.Para

    a

    adoo

    do

    coeficiente

    de

    amplificao

    dinmica

    deve

    se

    consultar

    a

    NBR9062:2006,queapresentaosseguintesvalores:

    a=1,3quandooaumentodegkdesfavorvel; a=0,8quandooalviodaforagkdesfavorvel; a=4,0paraprojetosdedispositivosdeiamento.OutrosvaloresparaapodemserencontradosnomanualdeprojetodoPCI.

    FIGURA 3.6 Exemplo de manuseio. Iamento por dois pontos.

    3.2.3 - Armazenamento

    O armazenamento o perodo em que os elementos prmoldados

    permanecem em estoque at oenvio obra. Nessa fase,geralmente,noocorrem

    solicitaesmaisdesfavorveisdoquenafasededesmoldagem.Entretanto,ELDEBS

    (2000) ressalta que fator agravante o fato do elemento ser solicitado com idade

    muitobaixa,fazendocomqueoefeitodaflunciasejamaispronunciado.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    49CAPTULO3SITUAESDEPROJETO

    Para dimensionamento dosdispositivosde iamentorecomendaseconsultar

    ELDEBS(2000)bemcomoaNBR9062:2006.

    AFigura3.7ilustraumasituaodearmazenamentocomduaslinhasdeapoio.

    recomendvelquesearmazenemoselementosemposiescorrespondentesde

    utilizaodefinitiva.

    Em

    relao

    s

    linhas

    de

    apoios,

    no

    recomendvel

    utilizar

    mais

    queduas,paraevitaramudananosesforossolicitantesporumeventualrecalque

    dosolo.

    (a) (b)

    FIGURA 3.7 Exemplos de armazenamento: a) Armazenamento com duas l inhas de apoio;

    b) Armazenamento com trs linhas de apoio, ocorrendo recalque do solo.

    3.2.4 Montagem

    Extremo cuidado deve ser dispensado na fase de montagem, pois se estima

    que 75% dos acidentes das estruturas em concreto prmoldado ocorrem nessa

    etapa(EL

    DEBS

    2000).

    O

    dimensionamento

    tambm

    deve

    levar

    em

    conta

    essa

    fase,

    umavezquepossvelqueoselementosprmoldadossejamsolicitadosdeformas

    diferentes das consideradas na estrutura pronta. A Figura 3.8 mostra alguns

    exemplosdesituaesdemontagemmuitocomumaospilares.

    (a) (b)

    FIGURA 3.8 Exemplos de iamento do p ilar para montagem: a) Iamento por t rs pontos;

    b) Iamento por dois pontos. (Adaptado de EL DEBS, 2000).

    Particularmente

    nos

    galpes

    deve

    se

    estar

    atento

    ao

    fato

    que

    as

    vigas

    do

    prticoprincipalsoapoiadasporescoraouguindastenafasedemontagem,oque

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    50 CAPTULO3SITUAESDEPROJETO

    ocasiona alterao no esquema esttico. Exemplos de montagem das vigas so

    mostradosnaFigura3.9.

    (a)

    (b)

    FIGURA 3.9 Exemplos de manuseio durante a fase de montagem: Iamento por dois pontos.

    [Fontes: (a) www.antares.com.br; (b) www.leonardi.com.br].

    3.3 Considerao das ligaes

    O projeto estrutural dos galpes, assim como de todas as estruturas em

    concreto prmoldado, deve considerar as ligaes entre os elementos estruturais.

    Essaconsideraoseddeduasformas:a)anliseeodimensionamentoda ligao

    emsi;eb)suainfluncianocomportamentoglobaldaestrutura.

    Na

    Figura

    3.10

    so

    apresentadas

    as

    ligaes

    mais

    frequentes

    nos

    galpes

    atirantados.

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    51CAPTULO3SITUAESDEPROJETO

    FIGURA 3.10 Ligaes entre os elementos estruturais.

    Nessafigurapercebeseapenasapresenadeligaesemelementosdotipo

    barra,quesoasligaestpicasdepilaresevigas.Aligaodopilarcomafundao

    no objeto deste trabalho e ser tratada como um engaste perfeito, sem

    redistribuiodeesforos,quersejadopilardoprticoprincipal,quersejadopilar

    defechamento.Maioresinformaessobreessetemaencontramseempublicaes

    especficas.

    As ligaes tpicas vigapilar (Figura 3.11) so aquelas executadas atravs de

    consolooudedente,eemgeralapresentamaparelhodeapoiodotipoelastmeroe

    chumbador. Geralmente nos galpes, esse tipo de ligao no transmite momento

    fletor,ouseja,tratasedeumaligaoarticulada.

    Essetipode ligaotambmnoserabordadonestetrabalho,umavezque

    existebibliografiaconsagradaquetratadesseassuntocommuitapropriedade.Como

    exemplos podem ser citados: LEONHARDT E MNNIG (1978), FUSCO (1994),

    SUSSEKIND(1989),

    SILVA

    E

    GIONGO

    (2000),

    alm

    da

    NBR

    9062:2006.

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    52 CAPTULO3SITUAESDEPROJETO

    (a) (b)

    FIGURA 3.11 Exemplos de ligaes por meio de elastmero e chumbador:

    a) consolo; b) dente.

    A principal ligao abordada ser a da viga com pilar do prtico principal

    (Figura 3.12). O estudo dessa ligao muito importante, pois pode haver

    redistribuiodeesforosnaestrutura,emfunodasuadeformabilidade,ouseja,

    tal ligao pode apresentarcomportamentomaisprximododeuma ligaosemi

    rgida.UmestudodetalhadodessaligaoserapresentadonoCaptulo4.

    (a) (b) (c)

    FIGURA 3.12 Exemplos de ligaes viga-pilar do prtico principal:

    a) consolo inclinado; b) sistema passante; c) consolo horizontal.

    A ligao vigaviga (Figura 3.13) presente no topo do prtico principal ser

    tratadacomoumaligaoarticulada.importantequeessacondiosejagarantida

    naexecuodaestrutura,equeessaregiodeintensacompressosejadevidamente

    verificadae

    armada,

    a

    fim

    de

    resistir

    aos

    esforos

    internos.

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    53CAPTULO3SITUAESDEPROJETO

    FIGURA 3.13 Exemplos de ligao viga-viga no prtico principal.

    3.4 Algumas recomendaes de norma

    Algumas recomendaes de norma relativas ao projeto das estruturas de

    concreto prmoldado possuem particularidades em relao s estruturas de

    concretomoldadonolocal.

    Esseocasodocobrimentodasarmaduras,cujafinalidadeadegarantira

    transferncia de forma adequada das tenses da armadura para o concreto, e

    tambmdeprotegeraarmaduracontraacorroso.

    A NBR 6118:2003 estabelece valores para o cobrimento nominal, em funo

    do grau de agressividade do ambiente a que o elemento exposto. O cobrimento

    nominal

    equivale

    ao

    valor

    do

    cobrimento

    mnimo

    acrescido

    da

    tolerncia

    de

    execuo.

    Osvaloresdeterminadosporessanormaparaocobrimentonominalreferem

    se a 10 mm para tolerncia de execuo. No entanto, quando h um adequado

    controle de qualidade e rgidos limites de tolerncia da variabilidade das medidas

    durante a execuo, a NBR 6118:2003 permite adotar para tolerncia de execuo

    umvalorde5 mm.Naprticapermitidauma reduode 5mmnoscobrimentos

    nominais.Essepodeserocasodoconcretoprmoldado.

    ANBR

    9062:2006,

    que

    faz

    distino

    entre

    elemento

    pr

    moldado

    e

    elemento

    prfabricado,deacordocomonveldeexecuo,mantmareduode5mmpara

    os elementos considerados por ela como prmoldados, e permite ainda a reduo

    emmais5mmnocobrimentonominalparaoselementosprfabricados,desdeque

    estesatendamatodososrequisitosporeladefinidos.

    Porfimvaleressaltarqueareduodocobrimentodaarmadurapermitida

    quando ocorre comprovado aumento na qualidade do concreto e tambm no

    controle da execuo. Quando esse aumento na qualidade no existe de fato, os

    valoresdo

    cobrimento

    devem

    ser

    os

    mesmos

    determinados

    para

    o

    concreto

    moldado

    nolocal.

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    55/192

    4ANLISE DA LIGAO VIGA-PILAR

    Como discutido anteriormente, no projeto das estruturas em concreto pr

    moldado essencial a considerao das ligaes entre os elementos estruturais.

    Nestecaptuloserabordadaa ligaovigapilardoprticoprincipal(Figuras3.10e

    3.12), uma vezque essetipo de ligao pode apresentar certa deformaoquando

    solicitada e com isso ocasionar redistribuio de esforos, modificao nos

    deslocamentoseperdadarigidezdaestrutura.Serdadanfasedeformabilidade

    ao

    momento

    fletor

    da

    ligao,

    uma

    vez

    que

    esse

    esforo

    predominante

    nos

    galpes.

    AsligaesestudadassoaquelasapresentadasnoCaptulo2.Soelas:

    Comchumbadoreseconsoloinclinado; Ligaopassante; Comchumbadoreseconsolohorizontal.

    4.1 Deformabilidade da ligao

    Adeformabilidadedeuma ligaodefinidaconformeELDEBS(2000)como

    sendo a relao do deslocamento relativo entre os elementos que compem a

    ligao com o esforo solicitante na direo desse deslocamento. Esse parmetro

    correspondeaoinversodarigidez.Portantoadeformabilidadeaomomentofletorda

    ligao de uma viga com um pilar est associada rotao da viga em relao

    situaoindeformadadon,conformemostradonaFigura4.1.

    Ligao deformvelLigao indeformvel

    MM

    M

    FIGURA 4.1 Deformabil idade ao momento fletor em ligao viga-pilar.

    (Adaptado de EL DEBS 2000)

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    56 CAPTULO4ANLISEDALIGAOVIGAPILAR

    As expresses 4.1 e 4.2 apresentam a forma analtica das definies de

    deformabilidadedaligaoedesuarigidez,respectivamente.

    Dm

    M 4.1

    Km M 4.2Dm deformabilidade ao momento letor;Km rigidez ao momento letor; rotao;M momento letor.Para representar a deformabilidade de uma ligao ao momento fletor,

    empregamse curvas solicitao versus deslocamento relativo. No estudo da

    deformabilidade ao momento fletor, utilizase a curva momento fletorrotao, ou

    simplesmente momentorotao. A Figura 4.2 apresenta o diagrama momento

    rotaoparaligaorgida,semirgidaearticulada.

    ligao semi-rgida

    articulao

    ligao rgida

    D = 1/ tg

    K = tg

    M

    m

    m

    m m

    m

    FIGURA 4.2 Tipos de diagrama momento-rotao.

    Adeformabilidadedasligaes,ousuaconsideraonaanlisedasestruturas,

    vemsendoobjetodeestudohalgumasdcadas.NoBrasildestacamseostrabalhos

    realizadosporBALLARIN(1993),FERREIRA(1993),SOARES(1998),FERREIRA(1999)e

    MIOTTO(2002).

    BALLARIN (1993) escreveu um estado da arte, reunindo as bases da

    fundamentaoterica,

    e

    apontou

    a

    real

    necessidade

    de

    pesquisas

    em

    ligaes

    no

    pas.

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    57CAPTULO4 ANLISEDALIGAOVIGAPILAR

    FERREIRA (1993) props um mtodo para o clculo da deformabilidade de

    algumas ligaes em estruturas de concreto prmoldado, a partir do

    equacionamento dos mecanismos bsicos de deformao dessas ligaes. Nesse

    trabalho,oautorelaborouumprogramadeanlisedeprticosplanoscomnssemi

    rgidos,

    considerando

    tambm

    a

    deformabilidade

    ao

    esforo

    axial.

    O

    autor

    recomenda que seja considerada a parcela correspondente ao deslocamento das

    extremidadesdasbarras.

    FERREIRA (1999) ensaiou dois tipos de ligaes prmoldadas e observou o

    comportamento flexo, ao cisalhamento e toro. Com base nos resultados

    obtidos, ele aperfeioou as expresses primeiramente apresentadas em FERREIRA

    (1993).

    Dando nfase aos prticos atirantados, SOARES (1998) estudou de forma

    tericae

    experimental

    a

    deformabilidade

    flexo

    de

    uma

    ligao

    com

    chumbador

    e

    consolo inclinado. Teoricamente a ligao foi avaliada atravs de simulaes

    numricas, com a utilizao do programa LUSAS, e por meio do modelo analtico

    propostoporFERREIRA(1993),combasenoMtododosComponentes.

    ContinuandoosestudosdeSOARES(1998),MIOTTO(2002)analisoudoistipos

    deligaesvigapilardasestruturasdeconcretoprmoldado.Aprimeiratrataseda

    mesmaconsideradaporSOARES (1998),easegundaautilizadaemestruturasde

    esqueletodemltiplospavimentos.MIOTTO(2002)realizouensaiosfsicosnosdois

    modelos

    de

    ligao,

    e

    com

    base

    nos

    resultados

    props

    modelos

    analticos,

    fundamentados tambm pelo Mtodo dos Componentes e nos conceitos

    apresentados por FERREIRA (1993) e FERREIRA (1999). A autora realizou tambm

    simulaes numricas dos dois modelos de ligao, baseados no Mtodo dos

    Elementos Finitos, utilizando o programa ANSYS, e determinou curvas momento

    rotaodeformaterica.Estasficaramprximasdasobtidasdeformaexperimental.

    Maiores informaes sobre o estudo da deformabilidade das ligaes e

    tambmsobresuaevoluoatravsdos anosnoBrasil enoMundoso facilmente

    encontradas

    nos

    trabalhos

    anteriormente

    citados.

    4.2 Curvas momento-rotao

    Como foi visto, o diagrama momentorotao representa a relao entre o

    momento fletor aplicado na ligao e a rotao relativa entre os elementos que

    concorrem nessa ligao. Na Figura 4.2 podese observar que a curva das ligaes

    parcialmentergidastemcomportamentonolinear.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    58 CAPTULO4ANLISEDALIGAOVIGAPILAR

    BERNUZZI et al. 1 apud MIOTTO (2002), cita que, sob carregamento

    monotmico,osparmetrosmostradosnaFigura4.3caracterizamocomportamento

    deumaligaosemirgida,sobmomentofletor.

    ini y u

    ini

    y

    u

    M

    MM

    M

    K

    K

    Kdes

    y

    ini

    FIGURA 4.3 Curva momento-rotao. Parmetros conforme BERNUZZI et al.

    (Adaptado de MIOTTO, 2002).

    Mini momento limite de proporcionalidade;Kini rigidez inicial;M momento de plastiicao; rotao correspondente ao momento de plastiicao;Ky rigidez no trecho plstico;M momento ltimo; rotao correspondente ao momento ltimo;Kdes rigidez correspondente ao descarregamento.SOARES

    (1998)

    lembra

    que

    a

    complexidade

    das

    ligaes,

    devido

    no

    linearidade, um obstculo para o desenvolvimento de mtodos simples para a

    anlise das estruturas com ligaes semirgidas. Isso levou ao desenvolvimento de

    simplificaes para representar, de forma satisfatria, a relao momentorotao.

    Algumasdessassimplificaesserobrevementeapresentadasepodemservistasde

    formadetalhadaembibliografiaespecfica.

    A Tabela 4.1 apresenta, de forma sinttica, quatro maneiras simplificadas da

    representaododiagramamomentorotao.

    1 BERNUZZI, C.; ZANDONINI, R.; ZANON, P. Rotacional behaviour of end plate connections. Costruzioni

    Metalliche,n.2,p331,1991.

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    59CAPTULO4 ANLISEDALIGAOVIGAPILAR

    TABELA 4.1 Formas simplificadas do diagrama momento-rotao.

    (Fonte: GIBBONS et al2apud SOARES, 1998).

    Itens Grficos Comentrios

    a) Rigidezinicial.

    aproximao linear

    comportamento

    real da ligao

    0,0092 rad

    M

    Kini

    A rigidez tangente Kini de fcildeterminao. Foi constatado que

    as rotaes nos apoios de uma vigabiapoiada, com solicitaes deservio, so geralmente menores

    que 0,0092 rad (aproximadamente0,5). Alm disso, prximo a essa

    rotao, o comportamento da curvamomento-rotao

    aproximadamente linear.

    b) Rigidezsecante.

    aproximao linear

    comportamento

    real da ligao

    10

    0,01 rad

    M

    K

    A rigidez secante determinadapara ligao correspondente

    rotao de 0,01 rad (K10). melhorque a rigidez inicial, uma vez que,

    esta superestima a rigidez daligao.

    c) Rigidezsecante

    relativa aomomentoresistentede projetoda ligao.

    aproximao linear

    comportamento

    real da ligao

    m

    M

    pM

    K

    Outra alternativa considerar arigidez secante (Km) correspondenteao momento resistente de projeto da

    ligao.

    d) Rigidezsecante

    relativa aomomentoltimo daligao.

    rigidez

    inicial

    comportamento

    real da ligao

    k0

    M

    Mu

    aproximaolinear

    K

    Considera uma rigidez secante(Kk0) referente rotao da ligao

    na interseo da retacorrespondente rigidez inicialcom a linha do momento ltimo

    (Mu) da ligao.

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    60 CAPTULO4ANLISEDALIGAOVIGAPILAR

    4.3 Obteno do diagrama momento-rotao

    O diagrama momentorotao e, consequentemente, a deformabilidade de

    uma ligao, pode ser determinado por ensaios experimentais ou atravs de

    modelagemmatemtica.

    JASPART e MAQUOI (1992) citam que os modelos matemticos conhecidos

    podemserclassificadosdoseguintemodo:

    Aproximao a uma curva (curve fitting). Consiste na aproximao dacurva momentorotao, obtida experimentalmente ou por simulaes

    numricas, a uma representao matemtica, com a possibilidade de

    associaroscoeficientesdarepresentaomatemticacomosparmetros

    fsicosdaligao;

    Anlise

    por

    mtodos

    numricos.

    Tratase

    da

    modelagem

    da

    regio

    da

    ligao por meio de algum mtodo numrico, como, por exemplo, o

    MtododosElementosFinitos;

    Modelos mecnicos. Capaz de representar a ligao atravs de modelosmecnicosfundamentadosnaassociaodeseuselementoscomponentes.

    BaseadonoMtododosComponentes,ondeacurvamomentorotaoda

    ligao obtida atravs de uma combinao de elementos rgidos e

    deformveisquerepresentamocomportamentodecadacomponenteda

    ligao,

    considerando

    que

    o

    comportamento

    global

    da

    ligao

    o

    resultadodaassociaodoscomponentesisolados;

    Modelos analticos simplificados. Considerado uma simplificao domodelo anterior, tambm se baseia no Mtodo dos Componentes. O

    diagrama momentorotao da ligao traado atravs de uma

    representaomatemticabaseadaem:deformabilidadeinicial,momento

    resistentedeprojeto,momentodeplastificaoetc.Paratalnecessrioo

    conhecimento das propriedades mecnicas e geomtricas das ligaes.

    Podeapresentar

    boa

    preciso

    para

    ligaes

    mais

    simples.

    calibrado

    com

    ensaiosexperimentaisesimulaesnumricas.

    O Mtodo dos componentes, anteriormente citado, encontrado em

    literaturatcnicaespecfica,principalmenteinternacional.

    2GIBBONS,C.;KIRBY,P.A.;NERTHECOT,D.A.Calculationofserviceabilitydeflectionsfornonswayframeswith

    semirigid connections Proc Inst Civ Engrs Structs & Bldgs Vo 116 p 186193 (1996)

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

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    61CAPTULO4 ANLISEDALIGAOVIGAPILAR

    4.4 Modelo analtico adotado neste trabalho

    Para avaliar a deformabilidade das ligaes vigapilar do prtico atirantado,

    ser utilizado o modelo analtico proposto por MIOTTO (2002). Esse modelo

    baseado

    nos

    trabalhos

    de

    FERREIRA

    (1993)

    e

    FERREIRA

    (1999)

    e

    consiste,

    basicamente,emtrsetapas:

    Primeiro so considerados os esforos transmitidos atravs das ligaes.

    Depois,determinamseosmecanismosdevinculaopresentesna ligaoque,por

    suavez,dependemdosistemadevinculaousadoparaatransfernciadosesforos

    citados.Porfim,identificaseomecanismobsicodedeformao.

    BaseadosnosconceitosdeFERREIRA(1993),MIOTTO(2002)consideroucomo

    mecanismodedeformaooalongamentodochumbadortracionado,associadoem

    srieao

    mecanismo

    de

    deformao

    do

    consolo

    por

    flexo.

    SOARES(1998)citaqueessemecanismospodeserconsideradoseoconsolo

    tiverdimensesquegarantamseucomportamentocomoviga,enocomoconsolo

    curto,noqualnohopredomniodaflexo.

    A seguir, a Figura 4.4 mostra o equilbrio de foras adotado na atuao de

    momentosfletoresnegativos(Figura4.4a)edemomentosfletorespositivos(Figura

    4.4b). Para a curva momentorotao proposto um diagrama trilinear, conforme

    mostraaFigura4.5.

    lp lc

    le

    FtFc

    le- xc xc

    z

    M M

    z

    xc le- xc

    Fc

    lclp

    Ft

    le

    (a) (b)

  • 8/12/2019 cp135611 ANALISE ESTRUTURAL DE GALPES ATURANTADOS DE CONCRETO PR-MOLDADO

    62/192

    62 CAPTULO4ANLISEDALIGAOVIGAPILAR

    x 0,2.l comprimento da regio de compresso do consolo, antes da issurao;x 0,1.l comprimento da regio de compresso do consolo, depois da

    issurao.

    B'

    A'

    B

    A

    ry

    K m,1

    m,2K

    K m,2

    m,1K

    yr

    M r

    yM

    O(-) (+)

    M (-)

    M (+)

    ' ''

    '

    yM

    rM

    '

    '

    FIGURA 4.5 Diagrama trilinear adotado para o modelo. (Adaptado de MIOTTO, 2002).

    Mre M'r menor valor entre o momento de issurao da viga e do consolo,conforme a expresso 4.3 NBR 6118:2003;Mye M'y momento de plastiicao da ligao;Km,1e K'm,1 rigidez lexo da ligao antes da issurao;

    Km,2e K'm,2 rigidez lexo da ligao depois da issurao.Mr. f. Iy 4.3 1,2 para sees T ou duplo T1,5 para sees retangulares fator que correlaciona aproximadamente a resistncia trao nalexo com a r