CÁLCULO DE GALPÃO PRÉ-MOLDADO DE CONCRETO

7/24/2019 CLCULO DE GALPO PR-MOLDADO DE CONCRETO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS

CENTRO DE CINCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Anlise Estrutural e Dimensionamento de Galpes Usuais de

Pr-moldados de Concreto

Carolina Alvares Camillo

Trabalho de Concluso de Curso

apresentado ao Departamento de

Engenharia Civil da Universidade

Federal de So Carlos como parte dos

requisitos para a concluso da

graduao em Engenharia Civil

Orientador:Prof. Dr. Roberto Chust Carvalho

So Carlos

2010


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Trabalho de Concluso de Curso 2010 Carolina Alvares Camillo

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Universidade Federal de So Carlos - UFSCar

Aos meus pais, com muitoamor e carinho. Sou gratapela educao que mederam e por serem meumaior orgulho e exemplode vida.


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AGRADECIMENTOS

A Deus, pela oportunidade de cursar uma faculdade, por me ajudar em todos osmomentos da minha vida, por ser minha fortaleza e por ter colocado em meu caminho

pessoas to maravilhosas.

Ao meu pai Luiz Carlos, o meu maior exemplo, orgulho e fonte de inspirao.

Obrigada por todos os conselhos, pela dedicao e por ser o melhor pai do mundo. Espero

um dia poder retribuir de alguma maneira tudo que fez por mim e ainda faz, sendo pelo

menos uma engenheira igual a voc.

A minha me, Ana Maria, por todas as oraes e por toda fora, por acreditar emmim quando nem eu mesma acreditei que fosse capaz de chegar onde cheguei. Por ser

exemplo, de me e mulher. Qualquer agradecimento aqui seria pouco a voc.

Ao meu namorado Henrique pela pacincia, pelas timas idias neste trabalho, pela

ajuda e pelo exemplo de profissional. Enfim, por ter sido to compreensivo nestes ltimos

meses e por existir na minha vida. Obrigada do fundo do meu corao.

Aos meus avs por todas as oraes e apoio.

Aos meus amigos de turma da Civil 06, pela oportunidade da convivncia com cadaum, pelos momentos de descontrao e por terem me acompanhado nesta caminhada. Com

certeza, levarei cada um de vocs em meu corao aonde quer que eu esteja. Em especial

aos meus amigos irmos, aqueles com quem eu contei os cinco anos que estive aqui e

com quem eu sei que poderei contar sempre, enfim ao meu apoio necessrio: Luiz Eduardo,

Lus Augusto, Matheus, Fernando e Tiago.

Aos meus amigos de Atibaia que tornavam meus finais de semana muito mais

divertidos e que me ajudaram em todos os momentos em que mais precisei. Agradeo a

vocs: rica, Elise, Hugo, Rafinha, Shiroto, Daniel e Lucas.

A Universidade Federal de So Carlos, em especial aos docentes do DECiv pela

formao acadmica, pelo conhecimento e pela pacincia. Enfim, por toda ajuda dentro e

fora das salas de aula.

Aos integrantes do laboratrio NETPre pelos trs anos de trabalhos realizados,

conversas jogadas fora e muitos ensaios. Especialmente, ao Altibano e a Olvia, os amigos

que ganhei.


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Ao Professor Marcelo de Arajo Ferreira pela oportunidade de conhecer o pr-

moldado e pelos trabalhos realizados no NETPre. E, por ter aceitado participar da banca

deste trabalho.

Ao Professor Roberto Chust Carvalho, por ter aceitado me orientar. Agradeo por ser

um exemplo de professor, por todas as nossas conversas onde aprendi muito mais sobre

clculo e projeto e por todo o seu conhecimento que me fez querer ir alm. Obrigada pela

ateno e pela pacincia demonstradas ao longo desse ano em que me orientou.

Ao Eng. M.Sc. Andreilton Santos pela tima dissert ao concluda sobre galpes

atirantados, que serviu em grande parte de inspirao e exemplo para este trabalho.

Agradeo ainda por ter aceitado participar da banca de defesa e pela ajuda.

A empresa Leonardi Construo Industrializada pela oportunidade de estgiorealizado na rea de clculo, que me fez enxergar melhor o projeto e o produto pr-

fabricado. Em especial ao EngMarcelo Cuadrado Mar in que me supervisionou durante todo

este ano, pelos conselhos dados neste trabalho. Agradeo tambm a todos os integrantes

do departamento de Engenharia.

A todos aqueles no mencionados aqui, mas que de algum modo contriburam para

a concluso deste trabalho, o meu eterno agradecimento.


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RESUMO

Atualmente, existem no Brasil muitas fbricas de pr-moldados de concreto queatuam na construo e montagem das estruturas denominadas galpes. Muitos so os

sistemas estruturais existentes no Brasil, que se diferenciam entre si em questes de

clculo, fabricao e montagem das peas no canteiro. Embora se perceba que se trata de

uma tipologia cada vez mais utilizada pelas fbricas, percebe-se que existe ainda uma falta

de bibliografia que trate do assunto, tanto em termos de anlise como de clculo estrutural.

Por este motivo, o presente trabalho tem como objetivo estudar as vrias tipologias de

galpes pr-moldados de concreto existentes no Brasil e assim procurar aquela que,

atualmente, a mais utilizada. Alm disso, buscam-se diretrizes de projeto para auxiliar

engenheiros e projetistas a entender melhor o funcionamento dos mesmos. O trabalho

procura ainda reunir as consideraes a respeito da anlise estrutural e dimensionamento

desta edificao, considerando a tipologia estrutural definida a partir das anlises anteriores.

Primeiramente, o trabalho traz uma pesquisa feita em algumas empresas pr-moldadas e

em livros especficos a respeito dos principais elementos constituintes deste tipo de

edificao. Posteriormente, so feitas consideraes de anlise estrutural e

dimensionamento dos mesmos, bem como os tipos de ligaes entre elementos

consideradas. Por fim, realizado um exemplo onde se procura explicar o passo a passo

para a anlise estrutural para este determinado tipo de edificao, considerando a tipologia

escolhida (pilares engastados na fundao e vigas de cobertura articuladas nos pilares de

apoio) e a anlise plana do prtico que representa o esquema estrutural da tipologia

escolhida. Alm da anlise, em termos de estado limite ltimo (ELU) e estado limite de

servio (ELS), realizado o dimensionamento de alguns elementos em especfico, que

esto presentes no prtico ou de alguma maneira influenciam no mesmo. Elementos estes

que so compostos por armaduras passivas e ativas (protenso), que o caso das vigas I

de cobertura e teras, ou somente por armaduras passivas, que o caso dos pilares.

Palavras-chave: Galpes, concreto pr-moldado, anlise estrutural, prtico plano.


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ABSTRACT

Nowadays, there are many precast concrete factories in Brazil that works withconstruction and erection of structures called sheds. There are many structural systems that

exist in Brazil, which differ among themselves on issues of calculation, manufacture and

assembly of parts at the worksite. Although it is an increasingly type used by factories, it is

noticed that there is still a lack of literature that deals with this issue in terms of structural

analysis and calculation. For this reason, this work aims to study the various types of precast

concrete sheds in Brazil and also search for the one which is mostly used nowadays.

Besides, seek for design guidelines to help engineers and designers to have a better

understanding of their operation. The work also pursuit to meet the considerations regarding

the structural analysis and design of this building, considering the structural typology defined

from the previous analysis. Firstly, the work presents a survey performed in some precast

companies and in specific books about the main elements of this type of building. Afterwards,

considerations are made from structural analysis and dimensioning as well as the types of

connections between the considered elements. At last, an example is performed where it is

explained step by step the structural analysis for this particular type of building, considering

the type chosen (cantilever columns in the foundation and roof trusses hinged on the support

columns) and analysis of the frame that represents the structural scheme of the chosen type.

Besides the analysis in terms of Ultimate Limit State and Serviceability Limit State, it is

conducted a design of some specific elements that are present in the sway frame or in any

way influencing the same. These elements are composed of passive and active

reinforcement (prestress) that is the case of roof I-beams and concrete ribs, or only by

passive reinforcement, which is the case of the columns.

Keywords: Sheds, precast concrete, structural analysis, plane frame.


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LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1: Galpes pr-moldados de concreto armado e protendido e esquema estrturalempregado (ISAIA, 2000). ............................................................................................ 10

Figura 2: Trelia triangular (MORENO JNIOR, 1992) ........................................................ 13

Figura 3: Sistema estrutural com parede portante (EL DEBS, 2000). .................................. 14

Figura 4: Sees transversais de Telha W ........................................................................... 15

Figura 5: Telha trapezoidal Isolaika (Fonte: http://www.izolaikatelhas.com.br) ..................... 16

Figura 6: Telha Ondulada Isolaika (Fonte: http://www.izolaikatelhas.com.br) ....................... 16Figura 7: Telha termo-acstica Eternit ................................................................................. 17

Figura 8: Calo para teras T ............................................................................................... 18

Figura 9: Posicionamento da tera em relao a direo vertical (RODRIGUES &

CARVALHO, 2009) ...................................................................................................... 18

Figura 10: Tera seo Iprotendida (Fonte: http://www.matrapremoldados.com.br) .......... 19

Figura 11: Tera protendida seo T (Fonte: http://www.matrapremoldados.com.br) ........ 19

Figura 12: Tera protendida seo T armada (Fonte: http://www.matrapremoldados.com.br)

..................................................................................................................................... 20

Figura 13: Sees usuais de vigas ...................................................................................... 21

Figura 14: Corte longitudinal da pista (situao aps a utilizao do macaco hidrulico). .... 22

Figura 15: Sees de vigas retangulares (Fonte: http://www.lax.ind.br) ............................... 23

Figura 16: Detalhe da viga I de ponte rolante (Fonte: http://cibe.com.br/) ............................ 23

Figura 17: Viga calha seo U ............................................................................................. 24

Figura 18: Catlogo de vigas calha da empresa Matra ........................................................ 25

Figura 19: Sees de viga calha I (Fonte: http://www.lax.ind.br)........................................ 26

Figura 20: Sees de viga I de cobertura (Fonte: http://www.lax.ind.br) ............................ 27

Figura 21: Exemplo de ligao viga-pilar com comportamento semi-rgido. ......................... 30

Figura 22: Exemplo de prtico com trave inclinada e tirante (RODRIGUES, 2009) .............. 31


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Figura 23: Detalhe da ligao pilar x trave de galpes pr-moldados de concreto armado

(RODRIGUES et al., 2009) .......................................................................................... 31

Figura 24: Diferena nos diagramas de momento fletor do prtico com ligao rgida e semi-

rgida (RODRIGUES et al., 2009). ................................................................................ 32

Figura 25: Conceito de deformabilidade de uma Ligao (EL DEBS, 2000) ........................ 33

Figura 26: Curvas Representativas de rigidez de uma ligao (MIOTTO, 2002) .................. 34

Figura 27: Ligaes entre os elementos estruturais (SANTOS, 2010). ................................ 35

Figura 28: Princpio de transferncia de fora cortante por ao de pino (QUEIROS, 2007).

..................................................................................................................................... 36

Figura 29: Ligao viga-pilar atravs de consolo misulado e reto (QUEIROS, 2007). .......... 37

Figura 30: Exemplos de ligao viga-viga no prtico principal (SANTOS, 2010). ................. 37

Figura 31: Definies bsicas do vento ............................................................................... 40

Figura 32: Mapa das Isopletas (Fonte: GALVANOFER, 2010) ............................................. 41

Figura 33: Prtico analisado (SANTOS et al., 2009) ............................................................ 50

Figura 34: Momento fletor que atua na seo localizada no meio do elemento estrutural

(Fonte: MELGES, 2009) ............................................................................................... 54Figura 35: Galpo estudado no exemplo em 3D .................................................................. 58

Figura 36: Detalhe da Ligao Viga de fechamento-pilar e viga calha ................................. 59

Figura 37: Detalhe da ligao Viga I-pilar ............................................................................ 59

Figura 38: Ligao viga-pilar com dente gerber. .................................................................. 60

Figura 39: Ranhuras da base do pilar e sada do tubo de gua pluvial ................................ 60

Figura 40: Insero dos dados geomtricos no programa Visual Ventos............................. 61Figura 41: Mapa das isopletas ............................................................................................. 62

Figura 42: Clculo do fator topogrfico ................................................................................ 63

Figura 43: Clculo do Fator de Rugosidade (S2) ................................................................. 64

Figura 44: Clculo do Fator Estatstico ................................................................................ 65

Figura 45: Coeficientes de presso externa nas paredes .................................................... 66

Figura 46: Coeficientes de presso externa no telhado ....................................................... 67


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Figura 47: Coeficientes de presso interna .......................................................................... 68

Figura 48: Combinao entre os coeficientes de presso .................................................... 69

Figura 49: Ao devida ao vento nas paredes e no telhado do galpo ................................ 70

Figura 50: Seo da Tera Protendida ................................................................................ 71

Figura 51: Peso prprio da tera protendida ........................................................................ 71

Figura 52: Ao do vento na tera ....................................................................................... 72

Figura 53: Peso prprio da cobertura metlica na tera ....................................................... 73

Figura 54: Sobrecarga permanente atuante na tera ........................................................... 73

Figura 55: Carga acidental no meio do vo .......................................................................... 74

Figura 56: Carga acidental na extremidade da tera ............................................................ 74

Figura 57: Determinao da tenso na seo a 13,25 cm do apoio ..................................... 99

Figura 58: Prtico intermedirio modelado no STRAP (medidas em mm) .......................... 102

Figura 59: Peso prprio dos elementos (carga em tf/m) ..................................................... 102

Figura 60: Carregamento de cobertura metlica (carga em tf) ........................................... 103

Figura 61: Sobrecarga permanente (carga em tf) .............................................................. 103

Figura 62: Sobrecarga acidental na cumeeira e no meio da viga (carga em tf) .................. 104

Figura 63: Vento com coeficiente de presso interna de -0,20 ........................................... 105

Figura 64: Vento com coeficiente de presso interna de 0,00 ............................................ 105

Figura 65: Estimativa do nmero de cabos no tempo infinito ............................................. 108

Figura 66: Estimativa do numero de cabos no tempo zero ................................................ 108

Figura 67: Perda por deformao por ancoragem .............................................................. 109Figura 68: Perda por relaxao da armadura ..................................................................... 109

Figura 69: Perda por deformao imediata do concreto. .................................................... 110

Figura 70: Perda por fluncia ............................................................................................. 111

Figura 71: Perda por retrao do concreto ......................................................................... 112

Figura 72: Perda por relaxao da armadura ..................................................................... 113

Figura 73: Simultaneidade das perdas ............................................................................... 114


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Figura 74: Verificao das tenses em servio .................................................................. 116

Figura 75: Clculo de flechas ............................................................................................. 121

Figura 76: Isolamento de cabos ......................................................................................... 122

Figura 77: Deslocamentos mximos do prtico.................................................................. 126

Figura 78: Diagrama de momento fletor (tf.m) ................................................................... 128

Figura 79: Diagrama de fora normal (tf) ........................................................................... 128

Figura 80: Clculo da armadura necessria para o pilar 30cmX50cm ............................... 129

Figura 81: Arranjo da armadura do pilar............................................................................. 129

Figura 82: baco adimensional A-4 ................................................................................... 131

Figura 83: Verificao da armadura longitudinal quando o momento positivo ................. 132

Figura 84: Verificao da armadura longitudinal quando o momento negativo................ 133

Figura 85: Trelia de Mrsch ............................................................................................. 135


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LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Sistemas estruturais com elementos de eixo reto .................................................. 8

Tabela 2: Elementos compostos por trechos de eixo reto ou curvo ..................................... 11

Tabela 3: Valores Mximos admissveis para telhas W ....................................................... 15

Tabela 4: Categorias de terreno segundo a NBR 6123:1988 ............................................... 42

Tabela 5: Classes de edificao para determinao do S2segundo a NBR 6123:1988 ....... 42

Tabela 6: Parmetros meteorolgicos ................................................................................. 43

Tabela 7: Valores mnimos do fator estatstico S3 ................................................................ 43

Tabela 8: Coeficientes de presso e forma para edifcios de planta retangular (Fonte: NBR

6123: 1988) .................................................................................................................. 45

Tabela 9: Coeficientes de presso e forma para edifcios em telhado duas guas (Fonte:

NBR 6123: 1988) ......................................................................................................... 46

Tabela 10: Seqncia de intervalos entre as etapas, aes atuantes, sees e perdas

consideradas. ............................................................................................................... 74

Tabela 11: Cargas e aes atuantes na tera ...................................................................... 75

Tabela 12: Caractersticas geomtricas ............................................................................... 76

Tabela 13: Coeficientes de fluncia em cada fase ............................................................... 82

Tabela 14: Planilha para clculo da fluncia e retrao do concreto .................................... 84

Tabela 15: Tabela de Vasconcelos (apud Inforsato [2009]). ................................................ 89

Tabela 16: Planilha para clculo de armadura ..................................................................... 91

Tabela 17: Resumo de Flechas Finais aps atuao das aes .......................................... 95

Tabela 18: Seqncia de intervalos entre as etapas, aes atuantes, sees e perdas

consideradas. ............................................................................................................. 106

Tabela 19: Momentos devido aos carregamentos .............................................................. 106

Tabela 20: Caractersticas geomtricas ............................................................................. 107

Tabela 21: Coeficientes de fluncia em cada fase ............................................................. 111


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Tabela 22: Planilha para clculo da fluncia e retrao do concreto .................................. 112

Tabela 23: Coeficientes f .................................................................................................. 127

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SUMRIO

1. INTRODUO ................................................................................................... 1

1.1 Justificativa ............................................................................................... 2

1.2 Objetivos ................................................................................................... 2

1.3 Mtodo ....................................................................................................... 3

1.4 Estrutura do texto ..................................................................................... 4

2. TIPOLOGOGIAS DE GALPES PR-MOLDADOS DE CONCRETO ............... 6

2.1 DEFINIES .............................................................................................. 6

2.2 TIPOLOGIAS DE GALPES ..................................................................... 7

2.2.1 SISTEMAS ESTRUTURAIS DE ESQUELETO ....................................... 7

2.2.1.1 SISTEMAS ESTRUTURAIS COM ELEMENTOS DE EIXO RETO ... 8

2.2.1.2 ELEMENTOS COMPOSTOS POR TRECHOS DE EIXO RETO OU

CURVO 10

2.2.2 ELEMENTOS COM ABERTURA ENTRE OS BANZOS ........................ 12

2.2.3 sistemas estruturais de paredes portantes ............................................ 13

2.3 Elementos pr-fabricados de concreto usados em galpes ............... 14

2.3.1 Elementos de cobertura ........................................................................ 14

2.3.1.1 Telhas W: ....................................................................................... 14

2.3.1.2 Telhas de Metlicas ........................................................................ 15

2.3.1.3 Telhas termo-acticas .................................................................... 16

2.3.2 Teras ................................................................................................... 17

2.3.3 Vigas ..................................................................................................... 20

2.3.4 Pilares ................................................................................................... 27

3. LIGAES ENTRE ELEMENTOS ................................................................... 29

3.1 Ligaes em estruturas pr-fabricadas de concreto............................ 29

3.1.1 Ligaes em galpes pr-moldados ...................................................... 34


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3.1.1.1 Ligaes viga-pilar com transferncia de esforos horizontais ....... 36

3.1.1.2 Ligaes viga-viga .......................................................................... 37

4. AES NA ESTRUTURA ................................................................................ 38

4.1 Aes permanentes ................................................................................ 38

4.2 Aes variveis ....................................................................................... 38

4.2.1 Ao do vento ....................................................................................... 39

4.2.1.1 Clculo dos esforos solicitantes devidos ao vento ........................ 40

4.2.1.1.1 Coeficientes de presso .......................................................... 43

5.

MODELO DE CLCULO ESTRUTURAL ......................................................... 48

5.1 Modelagem da estrutura ......................................................................... 48

5.2 Anlise estrutural de galpes ................................................................ 49

5.2.1 Tipos de anlise estrutural .................................................................... 51

5.2.1.1 Anlise Linear ................................................................................. 51

5.2.1.2 Anlise Linear com redistribuio ................................................... 52

5.2.1.3

Anlise Plstica .............................................................................. 52

5.2.1.4 Anlise no-linear ........................................................................... 53

5.2.1.4.1 No-linearidade Geomtrica .................................................... 53

5.2.1.4.2 No-linearidade Fsica ............................................................. 56

6. EXEMPLO NUMRICO .................................................................................... 57

6.1 Descrio da estrutura exemplo ............................................................ 57

6.2 Clculo das aes atuantes na estrutura EXEMPLO ........................... 616.2.1 Foras devidas ao vento ....................................................................... 61

6.2.2 Aes atuantes nas teras .................................................................... 70

6.2.2.1 Peso Prprio ................................................................................... 70

6.2.2.2 Vento nas teras ............................................................................. 71

6.2.2.3 Peso prprio da cobertura metlica ................................................ 72

6.2.2.4 Sobrecarga Permanente ................................................................. 73


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6.2.2.5 Carga acidental na tera ................................................................. 73

6.2.3 Dimensionamento da tera protendida .................................................. 74

6.2.3.1 Fases ............................................................................................. 74

6.2.3.2 Cargas e Aes .............................................................................. 75

6.2.3.3 Caractersticas geomtricas ........................................................... 75

6.2.3.4 Tipo de protenso ........................................................................... 76

6.2.3.5 Tenso inicial nos cabos ................................................................ 77

6.2.3.6 Estimativa do nmero de cabos no tempo infinito considerando a

fissurao 77

6.2.3.7 Estimativa do nmero de cabos no tempo zero (verificao de

ruptura simplificada) ................................................................................................. 78

6.2.3.8 Clculo das perdas de protenso ................................................... 79

6.2.3.9 Verificao das tenses .................................................................. 86

6.2.3.9.1 Estado limite de formao de fissuras ..................................... 86

6.2.3.9.2 Estado limite de descompresso ............................................. 87

6.2.3.9.3 Estado limite de ltimo (Clculo de Ap no tempo infinito) ......... 88

6.2.3.9.4 Armadura passiva superior ...................................................... 90

6.2.3.10 Estimativa das flechas .................................................................. 91

6.2.3.11 Armadura de Cisalhamento .......................................................... 96

6.2.4 Aes atuantes nos prticos ............................................................... 101

6.2.4.1 Prtico Intermedirio .................................................................... 101

6.2.5 Dimensionamento da viga i protendida ............................................... 106

6.2.5.1 Fases ........................................................................................... 106

6.2.5.2 Cargas e Aes ............................................................................ 106

6.2.5.3 Caractersticas geomtricas ......................................................... 107

6.2.5.4 Tipo de protenso ......................................................................... 107


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6.2.5.5 Estimativa do nmero de cabos no tempo infinito considerando a

fissurao 107

6.2.5.6 Estimativa do nmero de cabos no tempo zero (verificao de

ruptura simplificada) ............................................................................................... 108

6.2.5.7 Clculo das perdas de protenso ................................................. 109

6.2.5.8 Verificao das tenses ................................................................ 114

6.2.5.8.1 Estado limite de ltimo (Clculo de Ap no tempo infinito) ....... 116

6.2.5.8.2 Armadura passiva superior .................................................... 118

6.2.5.9 Estimativa das flechas .................................................................. 118

6.2.5.10 Comprimento de transferncia da armadura ativa ...................... 122

6.2.5.11 Armadura de Cisalhamento ........................................................ 123

6.2.6 Dimensionamento do pilar 30x50 ........................................................ 125

6.2.6.1 Verificao no ELS ....................................................................... 125

6.2.6.2 Clculo da armadura longitudinal no ELU ..................................... 126

6.2.6.3 Escalonamento da armadura ........................................................ 133

6.2.6.4 Armadura de Cisalhamento .......................................................... 136

7. CONSIDERAES FINAIS ........................................................................... 138

8. REFERNCIAS .............................................................................................. 140

9. APNDICE A ................................................................................................. 145


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1Trabalho de Concluso de Curso 2010 Carolina Alvares Camillo

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1. INTRODUOQuando o assunto pr-moldados de concreto pode-se dizer que as edificaestrreas com grandes dimenses em planta e destinadas a usos mltiplos, comumente

conhecidas como galpes, representam uma grande parcela desta categoria no Brasil.

Porm, ao contrrio do que as estatsticas mostram, apesar de ser uma edificao muito

utilizada, a bibliografia referente ao assunto extremamente escassa. Sente-se falta,

portanto, de uma bibliografia especfica que demonstre exatamente as diretrizes necessrias

para uma correta anlise e posterior dimensionamento de um galpo pr-moldado.

Inicialmente, preciso dizer que tais edificaes, apesar de parecerem mais simples

e possurem um nmero de elementos inferior a um edifcio de mltiplos pavimentos,

existem consideraes de clculo especficas para elas. O clculo das foras devidas ao

vento, por exemplo, demanda uma ateno e consideraes muito mais especficas para

galpes. Desta forma, fica claro que tal ao nos galpes no deve ser desprezada e muito

menos ser colocada em segundo plano em uma anlise estrutural.

Uma vez que a ao do vento est calculada, e corretamente aplicada em tal

estrutura, necessrio verificar quais os esforos internos gerados nos elementos

considerando as diversas combinaes de aes. Alm disso, por se tratar de uma estrutura

de concreto, deve ser considerado o efeito da fissurao dos elementos estruturais da

mesma, bem como os resultados de tal efeito nos esforos e no comportamento das

ligaes. Ainda com respeito a efeitos de 2 ordem, necessrio avaliar o efeito da no-

linearidade geomtrica na estrutura, bem como os mtodos ou parmetros mais apropriados

para serem aplicados.

Diante de todas as indagaes expostas acima entende-se a necessidade de um

trabalho que explore todos os itens citados de modo a desenvolver um estudo que

apresente os mtodos de anlise e dimensionamento de edificaes de um pavimento.

Lembrando que tal estudo deve abordar de forma correta todas as normas prescritas, bem

como servir de referncia para calculistas e projetistas implicando assim em melhorias de

projeto e melhor aproveitamento dos elementos.


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1.1 JUSTIFICATIVA

O principal motivo para o estudo da anlise de galpes em concreto pr-moldado

est no fato de ser no setor de pr-fabricados de concreto, possivelmente, o sistema

construtivo mais utilizado no Brasil. Ao se fazer uma busca na internet com as palavras-

chave: pr-moldados de concreto, a grande maioria de respostas se d em empresas

especializadas neste tipo de sistema estrutural. Contrastante a esta realidade,

curiosamente, pouqussimas so as publicaes didticas em portugus que tratam o tema.

Em pesquisa bibliogrfica inicial feita sobre tal assunto, os principais livros da rea tratam

deste em poucas pginas, apesar de se saber que as publicaes em estruturas de ao

existem em maior abundncia e que muitas destas podem ser utilizadas para o presentetrabalho. preciso dizer tambm que, embora na anlise estrutural exista bastante

similaridade entre as estruturas metlicas e de concreto armado, na parte de

dimensionamento e em alguns aspectos das ligaes, os procedimentos de verificao e

clculo so muito diferentes. Assim, fica claro que o fato de se criar um texto na rea pode

ajudar estudantes e projetistas no desenvolvimento de projetos na rea.

O principal interesse no assunto est at na atividade j desenvolvida pela aluna em

uma empresa de pr-moldados na sua cidade de residncia. Durante o estgio realizado a

aluna teve contato com os procedimentos de anlise, clculo, detalhamento, fabricao e

montagem de, principalmente, estruturas de prticos. Provavelmente, a aluna prosseguir

em suas atividades profissionais aps a concluso do curso na mesma rea e talvez na

mesma empresa. Sair da escola j com um conhecimento especfico pode ser uma

vantagem a aluna, visto que o mercado hoje est cada vez mais competitivo e sair com um

diferencial poder ajud-la em seu futuro profissional. Alm disso, a rea de pr-moldados

muito pouco abordada em outras instituies e o fato da aluna estar interessada em estudar

este tipo de sistema estrutural j a torna diferenciada.

1.2 OBJETIVOS

O objetivo principal do presente trabalho indicar uma metodologia para o

desenvolvimento do projeto (concepo e dimensionamento) de galpes pr-moldados de

concreto.

Mais especificamente, pretende-se:


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Fazer um levantamento bibliogrfico dos sistemas construtivos aplicados na

construo de galpes de concreto e das ligaes existentes entre os elementos;

Fazer uma anlise crtica dos procedimentos que podem ser empregados e quais asespecificaes normativas existentes para este tipo de estrutura;

Resolver, a partir dos resultados obtidos no item anterior, um exemplo de um galpo

usual de concreto pr-moldado analisando-o estruturalmente e dimensionando-o;

Permitir a aluna desenvolver um trabalho tcnico j em nvel profissional.

1.3 MTODO

Inicialmente, faz-se uma anlise a respeito de todas as tipologias que, atualmente,

so empregadas na construo de galpes pr-moldados de concreto. Para isso feita uma

pesquisa bibliogrfica de modo a avaliar as caractersticas de cada elemento empregado

bem como as ligaes tpicas entre os elementos, as vantagens que o emprego destes traz

para a montagem e consideraes de distribuio de esforos. Tal pesquisa tambm feita

em funo do que as empresas de pr-fabricados tm adotado hoje como soluo

construtiva quando o assunto edifcio de um pavimento com grandes vos e alturaconsidervel, ou seja, acima de 10m.

Apresenta-se, ento, um estudo a respeito das aes atuantes em galpes com

nfase especial na considerao do vento uma vez que em tal tipo de edificao a ao do

vento se torna bastante significante. feito ento um estudo a respeito das combinaes

entre aes nos Estados Limite ltimo e de servio, alm das consideraes e mtodos que

so levados em conta para uma anlise linear e uma no linear, onde se faz necessria

verificao da no-linearidade fsica e geomtrica.

Apresenta-se, ento um exemplo de anlise estrutural e dimensionamento de alguns

elementos de um galpo, no qual so calculadas as aes atuantes e a ao do vento,

considerada de acordo com a NBR 6123:1988 e utiliza-se o programa Visual Ventos,

desenvolvido por Pravia & Chiarello em 2008, para determinar a mesma quando o vento

atua no prtico.

Para a anlise estrutural dos prticos utiliza-se o programa STRAP e faz-se um

estudo detalhado a respeito das consideraes dos efeitos de 2 ordem que devem ser

considerados em galpes. O dimensionamento dos elementos feito a partir de planilhas


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desenvolvidas em Excel que possuem como base recomendaes dadas pelas normas

brasileiras NBR 6118:2004 e NBR 9062:2006. Na resoluo do galpo so apresentados

alm de planilhas, diagramas e figuras para melhor entendimento dos leitores. As peas,ento, so devidamente detalhadas de acordo com o que as normas recomendam.

Em virtude de pesquisas anteriormente realizadas, observou-se que a grande

maioria das empresas associadas ABCIC (Associao Brasileira da Construo

Industrializada de Concreto) opta por um sistema estrutural composto por vigas e teras

protendidas e pilares em concreto armado, o que fez com que a escolha do sistema

convergisse para esta tipologia no trabalho apresentado. Portanto, o galpo escolhido para

ser objeto de estudo possui cobertura em duas guas, altura de 12 m, vo de 15 m sendo a

distncia entre prticos de 10 m. Os pilares so feitos em concreto armado, as vigas e

teras em concreto protendido, no fechamento lateral optou-se pela utilizao de alvenaria

convencional e para as telhas utilizou-se as do tipo de ao galvalume.

Aps a finalizao do estudo realizada uma anlise crtica do que adotado hoje e

do que pode ser melhorado futuramente para que projetistas e calculistas tenham seus

trabalhos facilitados, visando no s facilidade de detalhamento e montagem, como tambm

a correta contemplao de todas as normas referentes ao assunto.

1.4 ESTRUTURA DO TEXTO

O Capitulo 2 apresenta um estudo a respeito das tipologias de galpes de concreto

pr-moldado, onde procurou-se pesquisar nos livros especficos da rea os sistemas

estruturais adotados e na internet procurou-se pesquisar as peas pr-fabricadas

comumente utilizadas nestas edificaes.

O Captulo 3 trata de um assunto importante para as estruturas pr-moldadas deconcreto, que so as ligaes entre os elementos. Portanto, feita uma reviso bibliogrfica

onde busca-se compreender os diversos comportamentos que as ligaes podem assumir.

No Captulo 4 feito um estudo a respeito de todas as aes presentes na estrutura

citadas nas normas especificas, de modo especial a ao do vento, que uma das mais

importantes em galpes.

As consideraes a respeito da modelagem e anlise estrutural so apresentadas no

Captulo 5.


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O Captulo 6 traz um prtico de um galpo com cobertura em duas guas, onde se

procurou realizar um passo a passo de como model-lo de analis-lo estruturalmente e

como so feitos os dimensionamentos de elementos no mesmo.

Por fim, o Capitulo 7 traz as consideraes finais do trabalhando com as dificuldades

encontradas na confeco de um estudo relacionado a anlise e dimensionamento de

galpes. Nos itens seguintes foram apresentadas as referncias bibliogrficas e os anexos e

apndices citados no texto.


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2. TIPOLOGOGIAS DE GALPESPR-MOLDADOS DE CONCRETONeste captulo feita uma reviso bibliogrfica a respeito das tipologias de galpes

pr-moldados de concreto para que se verifique aqueles que so apresentados na

bibliografia existente e aqueles que realmente so mais empregados no Brasil para as

diversas finalidades. Os parmetros utilizados sero o vo, o porte da edificao, o tipo dos

elementos (protendidos ou no) e, finalmente, o sistema estrutural utilizado.

2.1 DEFINIES

Elliott (2005) define concreto pr-moldado como sendo aquele preparado, moldado e

curado em um local que no seja seu destino final. A distncia entre o elemento pr-

moldado e o canteiro pode ser de apenas alguns metros, quando se quer evitar custos altosdevido ao transporte ou tal distncia pode superar muitos quilmetros, quando h um

elevado valor acrescentado aos materiais, porm o custo do transporte baixo.

No Brasil, porm, a NBR 9062:2006 distingue as duas definies feitas acima como

sendo elementos pr-moldados e elementos pr-fabricados. A diferena entre tais

elementos que os primeiros so executados em condies menos rigorosas de controle de

qualidade, e por isso, necessitam que sua peas sejam inspecionadas individualmente ou

por lotes. J os elementos pr-fabricados so aqueles produzidos em usina ou instalaes

analogamente adequadas aos recursos para produo e que disponham de pessoal,

organizao de laboratrio e demais instalaes permanentes para o controle de qualidade,

devidamente inspecionadas.

Ainda segundo Elliott (2005), o que difere realmente o concreto pr-moldado daquele

moldado in-loco o comportamento em relao aos efeitos internos (variao volumtrica) e

externos (carregamento existente) do mesmo quando est submetido a esforos de trao e

compresso. Isso porque, na realidade o concreto pr-moldado , por definio, apenas


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uma pea que dever ser ligada a outros elementos de modo a formar uma estrutura

completa.

A aplicao do pr-moldado pode ser feita em diversos ramos da construo civil,

seja em edifcios, pontes, passarelas, galpes, casas ou em conjunto com algum outro

material. Porm, ser discutida aqui a aplicao do pr-moldado em edifcios de um

pavimento, comumente chamados galpes.

De acordo com Moreno Jnior (1992), galpes so edificaes trreas com grandes

dimenses em planta e destinadas a usos mltiplos: industrial, comercial ou agrcola. O fato

de ser uma edificao trrea, com uma funo bem especfica, permite a padronizao de

alguns elementos e facilita, desta forma, a modulao dos mesmos. Isso justifica a grandeutilizao de tais edificaes em grande escala na indstria de pr-moldados do Brasil.

De acordo com Soares (1998), no Brasil os galpes de elementos pr-fabricados de

concreto, com sistema estrutural de prticos para telhado de duas guas, tm sido

amplamente aplicados, apresentando muito boa funcionalidade e competitividade

econmica.

2.2 TIPOLOGIAS DE GALPES

Pode-se dizer que para que haja um bom entendimento das construes lineares em

esqueleto, as tipologias dos prticos, assim como o estudo de suas diferentes solues

tornam-se imprescindveis.

De acordo com El Debs (2000) os edifcios de um pavimento, mais conhecidos como

galpes, podem ser classificados de acordo com o sistema estrutural, que poder ser do tipo

esqueleto ou parede portante. Os sistemas esto detalhados a seguir.

2.2.1 SISTEMAS ESTRUTURAIS DE ESQUELETO

De acordo com Moreno Jnior (1992), tal sistema predomina sobre os demais e

basicamente constitudo por um esqueleto resistente no qual so fixados elementos de

cobertura e de fechamento lateral.

Tal esqueleto composto por elementos portantes principais (prticos) e elementos

secundrios (teras) que servem como apoio da cobertura longitudinal. Na direo

longitudinal utiliza-se, ainda, nas laterais dos galpes as chamadas vigas calha que


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contribuem para o travamento nesta direo alm de serem responsveis pelo escoamento

das guas pluviais. Tais elementos por possurem rigidez superior a das teras podem

fornecer contraventamento dos pilares nesta direo.

2.2.1.1 SISTEMAS ESTRUTURAIS COM ELEMENTOS DE EIXO RETO

Segundo El Debs (2000) o sistema constitudo por elementos de eixos retos so

vantajosos no sentido de facilitar as etapas de produo das peas e tambm por permitir a

aplicao natural de protenso com aderncia inicial, o que na verdade caracteriza seu

emprego para pr-moldados de fbrica. Os sistemas estruturais mais comuns esto

representados na Tabela 1, onde so explicadas suas principais caractersticas e a

classificao dos mesmos segundo El Debs (2000).

Tabela 1: Sistemas estruturais com elementos de eixo reto

Classificao Modelo Estrutural Caractersticas

a) Pilares

engastados nafundao e vigaarticulada nos

pilares

uma das formas maisutilizadas por facilidades namontagem e nas ligaes. Aestabilidade global garantidapelos pilares engastados nafundao.

b) Pilaresengastados nafundao e viga

engastada nospilares

Tal soluo adotada quandoos momentos fletores nospilares atingem nmerossignificativos. Tal modelo utilizado quando os pilaresso altos ou quando h

presena de pontes rolantes.A estabilidade global garantida pela ligao viga-pilar se comportar comoengaste.


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c) Pilaresarticulados nafundao e dois

elementos decobertura

articulados

So empregados emconstrues pr-moldadasleve, onde a cobertura inclinada e h presena detirante no topo dos pilares.Para garantir a estabilidadeglobal adota-se, normalmente,contraventamento na direoperpendicular aos prticos.

d) Com ligao

rgida entre ospilares e os doiselementos de

cobertura

menos empregada que aalternativa c, devido ligaoengastada entre pilar e

elemento de cobertura. Ospilares podem ser engastadosou articulados na fundao. Aestabilidade global garantidada mesma maneira que aemprega na situao c.

Verificou-se por pesquisa feita em sites de empresas aquelas de menor porte do

preferncia a galpes atirantados, por serem contituidos por peas em concreto armado

tonando assim, sua produo mais vivel economicamente. J as empresas de maior portecaracterizam-se por produzir galpes maiores cujos vos e altura superam, por muitas

vezes os 20 metros, sendo assim as mesmas optam pelo sistema estrutural composto por

pilares armados e vigas e teras protendidas.

Isaia (2002) apresenta ainda trs tipologias mais simples de galpes mostradas na

Figura 1.


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Engaste

RtulaEngaste Engaste

Engaste

Viga nica - Inrcia ConstanteEngaste

ApoioEngaste ou

Engaste

Apoio

Viga nica - Inrcia Varivel

Apoio

Engaste

Sistemas Estruturais Tpicos

Engaste ouApoio

VoP

-Dir

eit

o

VoP

-Dir

eit

o

VoP

-Dir

eit

o

i=20%Brao

Pilar

Braos Bipartidos

Tirante

Engaste

i=5a20%Viga

Pilar

i=5a20%

Pilar

Viga

Figura 1: Galpes pr-moldados de concreto armado e protendido e esquema estrturalempregado (ISAIA, 2000).

Observando a Figura 1, pode-se classificar os galpes como: prtico com uma rtula,

prtico com dois pilares e uma viga inclinada com inrcia constante e ligao rgida e,

finalmente, o prtico com dois pilares e uma viga inclinada com inrcia varivel e ligao

rotulada.

2.2.1.2 ELEMENTOS COMPOSTOS POR TRECHOS DE EIXO RETO OU CURVO

Segundo El Debs (2000), tais sistemas so apropriados para produo das peas no

canteiro, o emprego da pr-trao nos elementos que compem tais sistemas

praticamente invivel, porm a distribuio dos esforos solicitantes melhor quando

comparados ao sistema anterior. O emprego de elementos com eixo curvo, formando arcos,

refere-se apenas cobertura. Tal sistema possibilita reduo da flexo, ocasionando uma

significativa reduo do consumo de materiais e, assim, do peso dos elementos. A forma

bsica dos elementos estruturais com elementos de eixo reto ou curvo so detalhados na

Tabela 2.


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Tabela 2: Elementos compostos por trechos de eixo reto ou curvo

Classificao Modelo Estrutural Caractersticas

a) Elementosengastados

na fundao eduas

articulaesna trave

As articulaes destesistema so dispostasprximas a regio demomento fletor nulo, conhecido comosistema lambda. Otirante usado paraque a estruturaempregada seja maisleve.

b) Elementosem forma de

U

A moldagem doselementos feita nolocal e na posiohorizontal. Alm daforma U, os elementospodem ser na formade TT quando sequiser balanos.

c) Elementosem forma de

L ou T

Ideal para galpesaltos e estreitos de ums vo.

d) Com umelementoarticuladonos pilares

O emprego de

elementos curvos nacobertura poderesultar na diminuiode at 50% no pesoda estrutura.


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e) com doiselementosarticulados

nos pilares eentre si

O uso do tirante nestecaso e no caso d obrigatrio. So ideaispara vos acima de 30metros.

f) com umelemento

engastadonos pilares

Tal sistema, apesar deser uma alternativa,no muito utilizado,porque necessrioexecutar uma ligaoviga-pilar rgida.

2.2.2 ELEMENTOS COM ABERTURA ENTRE OS BANZOS

Soares (1998) cita ainda um sistema estrutural composto por elementos com

aberturas entre os banzos. So vistos sob a forma de trelia, vigas Vierendel ou vigas

armadas. A caracterstica principal destas formas de seo transversal a reduo do

consumo de materiais, e conseqentemente, do peso dos elementos.

Segundo Moreno Jnior (1992), a utilizao dos elementos treliados justifica-se

pelas suas propriedades como elemento pr-moldado. As vigas em trelia podem servir para

vencer grandes vos ou suportar grandes cargas e serem de 2 a 3 vezes mais leves que

aquelas em que se adota seo de alma cheia para os mesmos fins. Tal caracterstica

incide numa economia significativa tanto de material como no processo construtivo.

A Figura 2, mostra um exemplo de trelia triangular que pode vencer vo de at 30

metros quando executadas em uma nica pea, para o caso de maiores vos a mesma

pode ser subdividida em peas menores.


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Figura 2: Trelia triangular (MORENO JNIOR, 1992)

Tal sistema estrutural no muito encontrado no Brasil pela dificuldade em executar

tais peas, alm disso, no recomendado para concreto pr-fabricado uma vez que as

peas nem sempre so iguais e as frmas no podem ser reaproveitadas.

2.2.3 SISTEMAS ESTRUTURAIS DE PAREDES PORTANTES

A caracterstica principal de tal sistema que as paredes no servem s como

fechamento lateral, mas tambm como apoio para cobertura. Somente as paredes externas

so portantes, caso as dimenses em planta forem muito grandes a estrutura interna feita

em esqueleto. Atualmente, a estrutura externa feita em parede portante e a interna em

estrutura metlica. A aplicao de tal sistema resulta num melhor aproveitamento dos

materiais. Nestes sistemas as paredes podem ser engastadas na fundao e os elementos

de cobertura apoiados sobre elas. A estabilidade da estrutura garantida pela parede

engastada na fundao. Uma outra possibilidade para estabilidade contar com a cobertura

para transferiras aes laterais na direo da ao, com a ao diafragma. A Figura 3,

mostra um exemplo do sistema estrutural de parede portante.


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Figura 3: Sistema estrutural com parede portante (EL DEBS, 2000).

2.3 ELEMENTOS PR-FABRICADOS DE CONCRETO USADOS EM GALPES

Como visto anteriormente neste captulo, os galpes pr-moldados de concreto so

compostos na maioria das vezes por elementos retos, sendo pilares, vigas e teras. Em

relao a sees transversais das vigas e teras existem muitos formatos e as mesmas

podem ser ainda protendidas ou simplesmente armadas. So apresentadas agora os

elementos presentes nos galpes pr-moldados.

2.3.1 ELEMENTOS DE COBERTURA

A cobertura dos galpes pr-moldados pode ser feita em concreto pr-moldado

utilizando as chamadas telhas W ou em elementos metlicos como as telhas metlicas ou

ainda telhas termo-acsticas.

2.3.1.1 Telhas W:

O escoamento de gua no caso da utilizao de telha W garantido pela contra-

flecha da mesma, uma vez que tal elemento protendido, porm alm de tais telhas

possurem um peso muito elevado o seu uso no bem aceito porque no h como

obedecer as dimenses mnimas de cobrimentos das armaduras. Segundo o site da

empresa Cassol pr-fabricados a sobrecarga admissvel de 0,30 kN/m (30 kgf/m) para

carga acidental e de 0,20 kN/m (20 kgf/m) para instalaes suspensas. O catlogo da

empresa traz algumas tabelas com os valores mximos admissveis de telha W da mesma e


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pode ser visto na Tabela 3, na Figura 4 pode-se observar as sees transversais das telhas

mencionadas na Tabela 3.

Tabela 3: Valores Mximos admissveis para telhas W

(Fonte: http://www.galpoesprefabricados.com.br)

Tipo Vo (m) Peso prprio(kgf/m)

Balano (m) Comprimento(m)

W34 15,00 120 4,0 18,00W53 20,00 150 5,0 21,00

W53E 25,00 180 6,0 25,00

Figura 4: Sees transversais de Telha W

(Fonte: http://www.galpoesprefabricados.com.br)

2.3.1.2 Telhas de Metlicas

A cobertura feita com telhas metlicas de ao galvalume uma das mais utilizadas,

atualmente. Isso porque leve e, portanto, no causa aes de elevada intensidade nos

pilares, caso das telhas W. Galvalume o nome dado para a chapa de ao revestida com

uma camada de liga Al-Zn. Este produto mantm a resistncia estrutural do ao-base e

confere alta resistncia corroso atmosfrica, elevada refletividade ao calor, o que gera

maior conforto trmico e resistncia oxidao em temperaturas elevadas.A empresa Izolaika fornece catlogos de telhas em ao galvalume em duas

espessuras, sendo elas 4,3 e 5 mm. Alm disso, as telhas possuem sees transversais:

trapezoidais ou ondulares. As sees transversais, bem como o peso prprio das telhas

podem ser vistas nas Figura 5 e Figura 6.


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Figura 5: Telha trapezoidal Isolaika (Fonte: http://www.izolaikatelhas.com.br)

Figura 6: Telha Ondulada Isolaika (Fonte: http://www.izolaikatelhas.com.br)

2.3.1.3 Telhas termo-acticas

A telha termo-acstica utilizada onde se deseja conforto trmico e acstico aliado

s caractersticas das telhas metlicas. Tambm uma soluo para lugares onde existe

uma grande concentrao de umidade de ar, para evitar o gotejamento que ocorre com a


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condensao da umidade interna quando em contato com as coberturas aquecidas pela

ao do sol.

A telha termo-acstica da Eternit, por exemplo, fabricada no sistema "sanduche"

(telha + isolante + telha) e utiliza o EPS (poliestireno expandido) como isolante. O produto

cortado no mesmo perfil das telhas.

A telha termo-acstica pode ser fabricada ainda com poliuretano, tais telhas

possuem chapas de ao galvanizadas na parte externa e miolo em espuma de poliuretano,

rgida ou semi-rgida. Pelo seu baixo peso e auto-aderncia durante a espumao, o

poliuretano proporciona grande resistncia estrutural por um peso baixo por metro quadrado

de telhado. A Figura 7 mostra o esquema de uma telha termo-acustica feita com espuma depoliuretano da Eternit.

Figura 7: Telha termo-acstica Eternit

(Fonte: http://www.eternit.com.br/userfiles/CATALOGO_META_TEC_18-03.pdf?)

2.3.2 TERAS

As teras so elementos que podem ser fabricados em concreto armado, protendido

ou em perfis de chapas metlicas. Apiam-se em vigas de cobertura atravs de calos em

locais especficos para formar a cobertura de edificaes industriais. A Figura 8 mostra o

calo no qual a tera se apia.


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Figura 8: Calo para teras T

Quando feitas em concreto pr-fabricado podem possuir duas sees transversais a

T ou a I, sendo as primeiras as mais utilizadas pela maioria das empresas de concreto pr-

fabricado. As teras so responsveis por suportar no s o peso de elementos de

cobertura (telhas, forros e luminrias) como tambm suportar cargas advindas de aes

variveis (peso de pessoas com equipamentos e ao do vento).Segundo Rodrigues & Carvalho (2009) as teras so posicionadas na direo vertical

para evitar a flexo obliqua (situao a direita da Figura 9) ao invs da situao mais

adequada para o posicionamento da telha (situao a esquerda da Figura 9).

_y

Direo horizontal s

TelhaTelha

TeraTera

Figura 9: Posicionamento da tera em relao a direo vertical (RODRIGUES &CARVALHO, 2009)


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Em pesquisa realizada no site da empresa Matra pde-se verificar algumas

variedades nas sees de teras e as mesmas podem ser vistas nas Figura 10, Figura 11,

Figura 12.

Figura 10: Tera seo Iprotendida (Fonte: http://www.matrapremoldados.com.br)

Figura 11: Tera protendida seo T (Fonte: http://www.matrapremoldados.com.br)


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Figura 12: Tera protendida seo T armada (Fonte:http://www.matrapremoldados.com.br)

2.3.3 VIGAS

Segundo as definies da NBR 6118:2004 as vigas so elementos lineares, ou seja,

elementos cujo comprimento longitudinal supera pelo menos trs vezes a seo transversalo que permite que sejam classificadas como elementos de barra. Pode-se dizer ainda que

nas vigas a flexo preponderante. As vigas podem possuir variadas sees transversais,

como retangular, T, I etc. Tais elementos so aplicados em diferentes partes de uma

edificao, tais como: fundao (vigas baldrame), mezaninos, calhas, apoio de pontes

rolante, cobertura de galpes industriais e em pavimentos de edifcios. A Figura 13 indica

algumas sees transversais de vigas pr-fabricadas.


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Figura 13: Sees usuais de vigas

Em relao aos elementos pr-fabricados de concreto, as vigas podem divididas

considerando dois mtodos diferentes de clculo e detalhamento de sua armadura. O

primeiro consiste na aplicao de armadura passiva (elementos em concreto armado).

Deste modo, para que ocorra a mobilizao da armadura, o concreto precisa se deformar.

J o segundo mtodo consiste na aplicao de armadura ativa, composta no mais por

barras de ao, mas sim por cordoalhas, cordas ou fios de ao de protenso, que recebem

uma tenso de trao antes da aderncia com o concreto do elemento estrutural.

O processo de protenso em vigas pode ainda ser dividido em ps-trao e pr-

trao, porm em pr-fabricados de concreto a protenso utilizada a segunda. Na pr-

trao, as cordoalhas, dispostas j dentro das formas das vigas, recebem uma tenso de

trao antes do preenchimento de concreto. Todo este processo realizado em um local

especfico, denominado pista de protenso e pode ser visto na Figura 14. A NBR 6118:2004

tem a seguinte definio para elementos protendidos com aderncia inicial (pr-trao): ...opr-alongamento da armadura ativa feito utilizando-se apoios independentes do elementos

estrutural, antes do lanamento do concreto, sendo a ligao da armadura de protenso

com os referidos apoios desfeita aps o endurecimento do concreto; a ancoragem no

concreto realiza-se s por aderncia.


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Figura 14: Corte longitudinal da pista (situao aps a utilizao do macacohidrulico).

Nas pistas de protenso, que tm de 100 a 200 metros de comprimento, ascordoalhas so ancoradas de um lado da cabeceira e no outro lado recebem o macaco

hidrulico (ancoragem viva), responsvel por promover o estiramento dos mesmos, com

uma fora especificada pelos calculistas e de acordo com o material utilizado. Por fim, de

acordo com o tempo de cura do concreto (aquisio da resistncia especificada em clculo),

os cabos so cortados. Na Figura 14 tem-se um exemplo esquemtico de uma viga disposta

em uma pista de protenso, juntamente com a armadura ativa paralela ao elemento

estrutural (caracterstica da pr-trao).

Ao se utilizar a pr-trao para a confeco de vigas de concreto pr-fabricadas,

muitos processos so racionalizados. um mtodo cada vez mais difundido nas indstrias

de pr-fabricados. Permite, no caso das vigas, a confeco de inmeros elementos ao

mesmo tempo, uma vez que toda a pista pode ser preenchida e os elementos cortados de

acordo com a necessidade do projeto e planejamento de produo. Este fato fica ainda mais

consolidado quando se tem uma obra com um grande nmero de repeties de vigas com

mesma seo transversal e quantidade de armadura. Por acabar concentrada nas fbricas e

no mais no prprio canteiro, esta etapa construtiva est promovendo a confeco de

elementos estruturais cada vez mais controlados, com aplicao racionalizada de materiais

e mo-de-obra, com um processo de confeco e cura do concreto apropriados, trazendo

assim qualidade no produto final.

As vigas podem ser classificadas ainda de acordo com a sua utilizao em galpes,

onde podero ser de ponte rolante, vigas calha, vigas de cobertura, vigas de transio, vigas

de apoios de laje e vigas de travamento. As mais comuns so melhor definidas a seguir.

Vigas retangulares:podem ser utilizadas para apoio de lajes alveolares e alvenaria,

sendo fabricadas em concreto armado ou protendido dependendo do vo e carregamentos


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que as mesmas devem suportar. O catlogo da empresa Lax Sistemas Construtivos mostra

algumas sees de vigas retangulares que podem ser verificados na Figura 15.

Figura 15: Sees de vigas retangulares (Fonte: http://www.lax.ind.br)

Vigas de ponte rolante:servem para fixao do rolamento da mesma e podem ser

feitas em concreto armado (sees T, I ou retangular) ou protendido (sees retangulares

ou I). A Figura 16 mostra o detalhe de fixao do trilho da ponte rolante na viga protendida

de seo I.

Figura 16: Detalhe da viga I de ponte rolante (Fonte: http://cibe.com.br/)


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Vigas calha: servem para escoamento da gua pluvial, como travamento na direo

perpendicular aos prticos de um galpo e ainda como apoio de telha W (usadas em

coberturas) ou outros tipos de cobertura. Podem ser armadas (seo transversal U ou J) ouprotendidas (seo U). A Figura 17 mostra uma viga calha seo U, a mesma pode

apresentar altura varivel de acordo com o fabricante, porm as mais comuns so as de 40,

50 e 60 centmetros de altura. As vigas calha seo J podem apresentar alturas de 125 e

150 centmetros de altura, porm isso pode variar de acordo com cada fabricante. A Figura

18 mostra o catalogo da empresa Matra com as sees variveis de vigas calha que a

mesma fabrica.

Figura 17: Viga calha seo U


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Figura 18: Catlogo de vigas calha da empresa Matra

(Fonte: http://www.matrapremoldados.com.br)

A empresa Lax sistemas construtivos possui ainda uma tipologia de vigas calha cuja

seo transversal do tipo I, as caractersticas de tais vigas podem ser vistas na Figura 19

que detalha as informaes das sees das vigas de tal empresa.


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Figura 19: Sees de viga calha I (Fonte: http://www.lax.ind.br)

Vigas de cobertura: So utilizadas para sustentar a cobertura e transmitir os esforos

para os pilares dos galpes. A seo mais comum para tal tipo de viga a do tipo I, o

catlogo da empresa Lax fornece algumas sees de vigas I e a Figura 20 mostra tais

dimenses.


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Figura 20: Sees de viga I de cobertura (Fonte: http://www.lax.ind.br)

Vigas de prtico: servem de apoio para teras e esto localizadas nos prticos de

fachada, por possurem vos menores e carregamentos tambm tais vigas so armadas e a

seo das mesmas do tipo T.

2.3.4 PILARES

O item 14.4.1.2 da NBR 6118 define o pilar como sendo um elemento, geralmentevertical que recebe aes predominantemente de compresso. O pilar pode estar submetido

compresso normal composta ou oblqua. So elementos de grande importncia uma vez

que recebem as cargas provenientes das vigas e lajes e as conduzem para a fundao.

Em galpes pr-moldados de concreto os pilares esto submetidos a grandes

esforos de momento que muitas vezes superam o esforo de compresso. Isso porque,

tais elementos recebem uma ao de vento muito grande e no h vigas de travamento nem

pavimentos intermedirios para distribuir melhor tal ao, por este motivo os pilares de


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edificaes deste gnero possuem seus diagramas de momento semelhantes ao de uma

viga em balano, quando engastados na base e articulados no topo. Desta forma, os pilares

so dimensionados como vigas neste tipo de edificao.

Os pilares podem possuir seo transversal quadrada ou retangular. Podem ser

classificados de acordo com sua aplicao nos galpes. Deste modo tem-se:

Pilar de fechamento:aqueles localizados nas fachadas da estrutura de galpes, a fim

de proporcionar vos menores de fechamento. Devem ser dimensionados para receber de

esforos de vento provenientes a 0, tendo na maior ia das vezes, sees maiores que os

demais pilares do galpo.

Pilares de prtico:So os pilares principais dos galpes, aqueles que sustentam asvigas de cobertura responsveis por transmitir aos mesmos as cargas provenientes da

cobertura (telhas e teras). Por serem pilares mais travados, devido s vigas de cobertura,

tais pilares podem apresentar esforos menores do que aqueles de fechamento e por isso

podem apresentar sees mais esbeltas.

Pilares de ponte rolante: So pilares pr-dimensionados para receber vigas que

sustentam as pontes rolantes, os pilares deste tipo podem receber tanto vigas de ponte

rolante como vigas de cobertura.

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3. LIGAES ENTRE ELEMENTOSNo capitulo a seguir feita uma breve reviso bibliogrfica a respeito das

consideraes sobre ligaes entre elementos pr-moldados de concreto. Posteriormente,

feito um estudo sobre as consideraes especficas para ligaes de galpes pr-moldados.

3.1 LIGAES EM ESTRUTURAS PR-FABRICADAS DE CONCRETO

Pode-se dizer que as pesquisas acadmicas no tm acompanhado a expanso da

indstria de pr-moldados, isso pde ser comprovado por Elliott (1997), que cita o fraco

desempenho do setor com relao pesquisa quando comparado ao setor de metlicas,

onde o nmero de pesquisadores 30 vezes maior que no segmento de pr-moldado. De

acordo com Souza (2006), as primeiras pesquisas realizadas no Brasil que consideravam o

efeito da deformabilidade das ligaes entre elementos pr-moldados de concreto tiveram

incio em meados dos anos 90, onde se destacam estudos realizados por FERREIRA

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

Segundo El Debs (2000) as ligaes entre os elementos pr-moldados no se

comportam da maneira usual considerada na anlise estrutural, isso porque tais ligaes

so idealizadas de modo que permitam ou impeam o deslocamento relativo entre os

elementos. Pode-se dizer que as ligaes entre os elementos pr-moldados podem

apresentar certa deformao quando solicitadas, a considerao das ligaes com este

efeito recebem o nome na literatura tcnica de ligaes semi-rgidas.

A ligao entre os elementos pr-moldados uma regio onde existe elevada

concentrao de tenses, por isso torna-se imprescindvel o estudo da mesma. O grande

problema que uma mesma ligao pode ser considerada como articulada, rgida ou semi-

rgida dependendo do projetista. Sabe-se, contudo, que o mau dimensionamento destas

pode acarretar aumentos significativos de esforos nos elementos ou at mesmo colapso na

estrutura.

Ferreira (1999) revela que o termo ligaes semi-rgidas foi utilizado inicialmente no

estudo de estruturas metlicas, na dcada de 30, sendo incorporado posteriormente ao


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estudo das estruturas pr-moldadas. Esta notao, a princpio, est relacionada com a

rigidez flexo da ligao, ou a sua relao inversa, a deformabilidade flexo, tambm

denominada flexibilidade. Este conceito j vem sendo utilizado na anlise estrutural deprticos com ns semi-rgidos, aplicada ao caso de estruturas metlicas.

Ferreira (1999) conta ainda que, no caso das ligaes em estruturas de concreto pr-

moldado, o conceito da rigidez, ou da deformabilidade da ligao est relacionado tambm

com outros esforos que no a flexo, como o caso da deformabilidade ao cisalhamento,

que um importante parmetro no estudo das ligaes com almofadas de elastmero e

chumbador, e da deformabilidade compresso em almofadas de elastmero.

Segundo Amaral (2007), as ligaes entre elementos pr-moldados de concreto secomportam de um modo mais realista como sendo ligaes deformveis, cujo

comportamento diferente para cada forma ou mecanismo de ligao. Esse comportamento

intermedirio das ligaes, seja com maior ou com menor deformabilidade, denomina-se

semi-rgido. A Figura 21 mostra o exemplo de uma ligao viga-pilar com comportamento

semi-rgido.

Figura 21: Exemplo de ligao viga-pilar com comportamento semi-rgido.

A partir do momento que a geometria dos elementos de prtico j est definida,

torna-se possvel o clculo dos esforos solicitantes em cada uma das sees. A Figura 22


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e Figura 23 mostram um prtico com trave inclinada e tirante e a ligao tpica entre pilar e

trave, respectivamente.

Figura 22: Exemplo de prtico com trave inclinada e tirante (RODRIGUES, 2009)

Figura 23: Detalhe da ligao pilar x trave de galpes pr-moldados de concretoarmado (RODRIGUES et al., 2009)

Na Figura 24 observa-se a diferena de comportamento de um galpo de duas

guas com ligao contnua (moldado no local) e outro pr-fabricado de ligao semi-rgida,

quando se trata do diagrama do momento fletor.


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prtico com ligao semi-rgidaprtico com ligao rgida

Ma1 2

aM

Diagrama de Momento Diagrama de Momento

ligao semi-rgida

Figura 24: Diferena nos diagramas de momento fletor do prtico com ligao rgida esemi-rgida (RODRIGUES et al., 2009).

Rodrigues et al.(2009) explicam que a considerao do movimento relativo entre a

trave do prtico e o pilar faz com que haja diferena na distribuio de momentos no prtico

(em mdulo12aa MM ) e tambm na deformao do prtico. Assim, comum considerar

como uma mola a ligao entre os dois elementos com rigidez (ou deformabilidade)

equivalente a da ligao.

Ferreira (1999) abordou o assunto de ligaes de forma analtica estudando a

deformabilidade das ligaes tpicas viga-pilar de elementos pr-moldados. Duas foram as

ligaes estudadas: uma com al

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CÁLCULO DE GALPÃO PRÉ-MOLDADO DE CONCRETO