PROJETO DE ESTRUTURA METÁLICA: TORRE PARA SALTA-Z

UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA

CHARLES JOSÉ PETRY JUNIOR

PROJETO DE ESTRUTURA METÁLICA:

TORRE PARA SALTA-Z

Palhoça

2019

http://cbs.wondershare.com/go.php?pid=5254&m=db

CHARLES JOSÉ PETRY JUNIOR


TORRE PARA SALTA-Z

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Civil.

Orientador: Prof. Valdi Spohr, Msc.

Palhoça

2019

A Deus, que nos criou e foi criativo nesta tarefa.

Seu fôlego de vida em nós foi sustento e nos deu

coragem para questionar realidades e propor

sempre um novo mundo de possibilidades.

AGRADECIMENTOS

Agradeço aos meus pais, Charles José Petry e Andreia Terezinha Martins, por todo

apoio, dedicação, paciência, amor e por sempre estarem presentes nos melhores e piores

momentos da minha vida.

Aos meus irmãos Gabriel José Petry e Julia Terezinha Petry, por todo apoio, amor

e carinho.

A minha namorada e amiga Natalia Sangaletti Simas pelo amor, paciência,

compreensão, companheirismo e por sempre estar ao meu lado em todos os momentos.

A todos os professores da Unisul, que ao longo desses cinco anos contribuíram para

a realização deste trabalho através do conhecimento compartilhado.

Agradeço em especial ao professor Valdi Henrique Spohr, pela oportunidade,

orientação e confiança.

E, por fim, agradeço a todos que, de alguma forma, tenham me ensinado e apoiado

na trajetória até esta conquista.

“Nós somos o que repetidamente fazemos. A excelência, então, não é um ato, mas

um hábito” (Will Durant, 1926).

RESUMO

Observando a necessidade da sociedade em relação a água tratada e sua importância

socioeconômica, a Fundação Nacional de Saúde desenvolveu um sistema de tratamento de água

por zeólita (SALTA-z), para comunidades de baixa renda. Mas, para a instalação desse sistema,

há a necessidade de uma estrutura capaz de suportá-lo. As estruturas de aço possuem diversas

vantagens que proporcionam soluções eficientes e arrojadas para a construção civil por isso,

tendo em vista o grande potencial desse material, foi desenvolvido um projeto de estrutura

metálica para servir de suporte ao SALTA-z. A estrutura foi projetada de acordo o sistema,

sendo feito o dimensionamento dos perfis metálicos segundo NBR 8800:2008 e por fim, o

detalhamento de toda a estrutura, possibilitando sua fabricação e montagem.

Palavras-chave: SALTA-z. Estrutura metálica. Projeto. Dimensionamento. NBR 8800:2008.

ABSTRACT

Watching de society necessity for potable water, and its socioeconomics importance, the

National Health Foundation has developed a zeolite water treatment system (SALTA-z) for

low-income communities. But for the installation of this system, there is a need for a structure

capable of supporting it. Steel structures have several advantages that provide efficient and bold

solutions for the construction industry so, owing to the great potential of this material, a metal

structure project was developed to support SALTA-z. The structure was designed according to

the system, being made the sizing of the metal profiles according to NBR 8800: 2008 and

finally, the detailing of the whole structure, enabling its manufacture and assembly.

Keywords: SALTA-z. Metal Structure. Project. Sizing. NBR 8800:2008.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1: Representação SALTA-z .......................................................................................... 16

Figura 2: Desenho esquemático da SALTA-z .......................................................................... 17

Figura 3: Visão interna do filtro ............................................................................................... 18

Figura 4: Componentes estruturais ........................................................................................... 20

Figura 5: Diagrama tensão x deformação ................................................................................. 22

Figura 6: Principais tipos de produtos siderúrgicos laminados de utilização estrutural ........... 29

Figura 7: Perfis de chapa dobrada ............................................................................................ 29

Figura 8: Perfis Soldados e Perfis Compostos.......................................................................... 30

Figura 9: Perfil Soldado conforme NBR 5884 (2005) ............................................................. 31

Figura 10: Tipos de soldagem .................................................................................................. 32

Figura 11: Identificação dos parafusos ..................................................................................... 33

Figura 12: Descrição geral dos parafusos ................................................................................. 33

Figura 13: Isopletas da velocidade básica 𝑉𝑜 (m/s) ................................................................. 49

Figura 14: Coeficiente de arrasto, para torres reticuladas ........................................................ 53

Figura 15: Fator de proteção ..................................................................................................... 55

Figura 16: Espaçamentos s e g entre furos 1 e 2 ...................................................................... 58

Figura 17: Ilustração dos valores de 𝑒𝑐 em seções abertas ..................................................... 59

Figura 18: Chapa plana com força de tração transmitida por solda longitudinal ..................... 60

Figura 19: Geometria da estrutura ............................................................................................ 67

Figura 20: Carregamento da Chapa expandida em kg/m² ........................................................ 69

Figura 21: Carregamento do reservatório em kg/m² ................................................................. 70

Figura 22: Sobrecarga na estrutura, em kg/m² .......................................................................... 70

Figura 23: Força do vento na estrutura, em kgf. ....................................................................... 77

Figura 24: Disposição dos perfis selecionados na estrutura ..................................................... 80

Figura 25: Deformações máximas (%) ..................................................................................... 83

Figura 26: Deformação máxima em X3 (cm *10²) .................................................................. 83

Figura 27: Deformação máxima em X1 ................................................................................... 84

Figura 28: Atuação da força axial + momento no plano superior da estrutura ........................ 85

Figura 29: Atuação da força axial + momento na parte inferior da estrutura ........................... 86

Figura 30: Máximos esforços no plano superior da estrutura .................................................. 87

Figura 31: Máximos esforços na base da estrutura ................................................................... 87

Figura 32: Esbeltez nas barras de contraventamento ................................................................ 88

Figura 33: Esforços solicitantes para chumbadores, em kgf. ................................................... 91

Figura 34: Planta de cargas ....................................................................................................... 94

LISTA DE QUADROS

Quadro 1: Perfis Laminados ..................................................................................................... 28

Quadro 2: Definição de categorias para determinação de S2 ................................................... 50

Quadro 3: Definição de classes de edificação para determinação de S2 .................................. 51

Quadro 4: Resultados do vento perpendicular a estrutura ........................................................ 76

Quadro 5: Resultados do vento diagonal a estrutura ................................................................ 76

Quadro 6: Resultados contraventamento .................................................................................. 89

Quadro 7: Resultados na travessa ............................................................................................. 90

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Propriedades mecânicas do aço ................................................................................ 24

Tabela 2: Categorias de Aço Carbono ...................................................................................... 25

Tabela 3: Propriedades Mecânicas dos Aços Carbono ............................................................. 26

Tabela 4: Propriedades Mecânicas dos Aços Baixa Liga ......................................................... 27

Tabela 5: Materiais usados em parafusos ................................................................................. 34

Tabela 6: Distância mínima de um centro de um furo-padrão à borda .................................... 35

Tabela 7: Dimensões máximas de furos para parafusos ........................................................... 36

Tabela 8: Valores dos coeficientes de ponderação das ações ................................................... 41

Tabela 9: Valores dos fatores de combinação e de redução para as ações variáveis ............... 42

Tabela 10: Parâmetros meteorológicos..................................................................................... 51

Tabela 11: Valores mínimos do fator estatístico S3 ................................................................. 52

Tabela 12: Componentes de força de arrasto nas faces de torres reticuladas ........................... 54

Tabela 13: Coeficientes de arrasto, para corpos de seção constante ........................................ 55

Tabela 14: Valor de 𝑥 em função do índice de esbeltez 𝜆0 ...................................................... 61

Tabela 15: Coeficiente de flambagem por flexão de elementos isolados ................................. 64

Tabela 16: Valores de (𝑏𝑡)𝑙𝑖𝑚 ................................................................................................. 65

Tabela 17: Ações existentes na estrutura .................................................................................. 78

Tabela 18: Combinação das ações ............................................................................................ 78

Tabela 19: Propriedades mecânicas do aço ASTM A36 .......................................................... 79

Tabela 20: Perfis selecionados para a estrutura ........................................................................ 79

Tabela 21: Deslocamentos máximos ........................................................................................ 82

Tabela 22: Resumo de aço ........................................................................................................ 93

Tabela 23: Tabela de Cargas .................................................................................................... 94

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 12

1.1 TEMA .............................................................................................................................. 13

1.2 DELIMITAÇÃO DO TEMA ........................................................................................... 13

1.3 OBJETIVOS .................................................................................................................... 13

1.3.1 Objetivo geral .............................................................................................................. 13

1.3.2 Objetivos específicos ................................................................................................... 14

1.4 JUSTIFICATIVAS .......................................................................................................... 14

1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO .................................................................................... 15

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................ 16

2.1 SOLUÇÃO ALTERNATIVA COLETIVA DE TRATAMENTO DE ÁGUA POR

ZEÓLITA (SALTA-Z) ............................................................................................................. 16

2.1.1 História ......................................................................................................................... 16

2.1.2 O que é SALTA-z? ...................................................................................................... 17

2.1.3 Funcionamento ............................................................................................................ 17

2.1.3.1 Elemento Filtrante - Zeólita ........................................................................................ 18

2.2 SISTEMAS ESTRUTURAIS .......................................................................................... 20

2.3 AÇO ................................................................................................................................. 21

2.3.1 Vantagens e desvantagens do aço estrutural ............................................................ 21

2.3.2 Curva tensão x deformação ........................................................................................ 22

2.3.3 Propriedades dos aços ................................................................................................. 23

2.3.4 Constantes físicas do aço............................................................................................. 24

2.3.5 Tipos de aços estruturais ............................................................................................ 24

2.3.5.1 Aços Carbono ............................................................................................................. 25

2.3.5.2 Aços de Baixa Liga .................................................................................................... 26

2.3.6 Perfis ............................................................................................................................. 28

2.3.6.1 Perfis laminados ou conformados a quente ................................................................ 28

2.3.6.2 Perfis de chapa dobrada ou conformados a frio ......................................................... 29

2.3.6.3 Perfis soldados e compostos ....................................................................................... 30

2.3.7 Ligações ........................................................................................................................ 31

2.3.8 Ligações soldadas ........................................................................................................ 32

2.3.9 Ligações parafusadas .................................................................................................. 33

2.3.9.1 Parafusos comuns ....................................................................................................... 34

2.3.9.2 Parafusos de alta resistência ....................................................................................... 34

2.3.9.3 Distancias mínimas e máximas de um furo as bordas ................................................ 35

2.3.9.4 Espaçamento mínimo entre furos ............................................................................... 35

2.3.9.5 Dimensões máximas de furos para parafusos ............................................................. 36

2.3.9.6 Força resistente de cálculo ao cisalhamento ............................................................... 36

2.3.9.7 Força resistente de cálculo à tração ............................................................................ 36

2.3.9.8 Tração e cisalhamento combinados ............................................................................ 37

2.3.10 Corrosão ....................................................................................................................... 38

2.3.11 Galvanização ................................................................................................................ 38

2.4 AÇÕES ............................................................................................................................ 39

2.4.1 Ações permanentes (𝑭𝒈𝒌) .......................................................................................... 39

2.4.1.1 Ações permanentes diretas ......................................................................................... 39

2.4.1.2 Ações permanentes indiretas ...................................................................................... 39

2.4.2 Ações variáveis (𝑭𝒒𝒌) ................................................................................................. 40

2.4.3 Ações excepcionais....................................................................................................... 40

2.5 COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS AÇÕES .................................................... 41

2.6 COMBINAÇÕES DE AÇÕES ........................................................................................ 43

2.6.1 Combinações últimas normais (ELU) ....................................................................... 43

2.6.2 Combinações últimas especiais ou de construção (ELU) ......................................... 44

2.6.3 Combinações últimas excepcionais (ELU) ................................................................ 45

2.6.4 Combinações quase permanentes de serviço (ELS) ................................................. 46

2.6.5 Combinações frequentes de serviço (ELS) ................................................................ 47

2.6.6 Combinações raras de serviço (ELS) ......................................................................... 47

2.7 FORÇAS DEVIDAS AO VENTO .................................................................................. 48

2.7.1 Determinação das forças estáticas devidas ao vento ................................................ 48

2.7.2 Velocidade básica do vento, 𝑽𝒐 .................................................................................. 49

2.7.3 Fator topográfico, 𝑺𝟏 .................................................................................................. 50

2.7.4 Fator de rugosidade, 𝑺𝟐 .............................................................................................. 50

2.7.5 Fator estatístico, 𝑺𝟑 ..................................................................................................... 52

2.7.6 Torres reticuladas ....................................................................................................... 52

2.8 CONDIÇÕES PARA DIMENSIONAMENTO DE BARRAS DE AÇO ....................... 56

2.8.1 Peças tracionadas ........................................................................................................ 56

2.8.1.1 Área líquida efetiva .................................................................................................... 57

2.8.1.2 Área líquida ................................................................................................................ 57

2.8.1.3 Coeficiente de redução ............................................................................................... 58

2.8.2 Peças comprimidas ...................................................................................................... 60

2.8.2.1 Fator de redução, 𝑥 ..................................................................................................... 61

2.8.2.2 Força axial de flambagem elástica ............................................................................. 62

2.8.2.3 Força axial de flambagem elástica e coeficiente de flambagem: Seções

monossimétricas ....................................................................................................................... 63

2.8.2.4 Valores de coeficiente de flambagem por flexão ....................................................... 63

2.8.2.5 Flambagem local de barras axialmente comprimidas ................................................ 64

3 MÉTODO .......................................................................................................................... 66

3.1 CLASSIFICAÇÃO DO ESTUDO ................................................................................... 66

3.2 SOFTWARES E PROGRAMAS UTILIZADOS ............................................................ 66

3.3 MODELO PROPOSTO ................................................................................................... 66

3.3.1 Critérios de dimensionamento ................................................................................... 68

3.3.2 Detalhamento ............................................................................................................... 68

3.4 AÇÕES PERMANENTES .............................................................................................. 68

3.4.1 Peso Próprio da estrutura........................................................................................... 68

3.4.2 Chapa expandida (piso) .............................................................................................. 68

3.5 AÇÕES VARIÁVEIS ...................................................................................................... 69

3.5.1 Reservatório ................................................................................................................. 69

3.5.2 Sobrecarga ................................................................................................................... 70

3.6 VENTO ............................................................................................................................ 71

3.6.1 Velocidade básica 𝑽𝟎 ................................................................................................. 71

3.6.2 Fator topográfico 𝑺𝟏 .................................................................................................. 71

3.6.3 Fator de rugosidade 𝑺𝟐 .............................................................................................. 71

3.6.4 Fator estatístico 𝑺𝟑 ..................................................................................................... 73

3.6.5 Velocidade característica 𝑽𝒌 ..................................................................................... 73

3.6.6 Pressão dinâmica ......................................................................................................... 73

3.6.7 Força de arrasto .......................................................................................................... 74

3.7 COMBINAÇÃO DE AÇÕES .......................................................................................... 78

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................... 79

4.1 SELEÇÃO DOS ELEMENTOS ...................................................................................... 79

4.2 ANÁLISE ESTRUTURAL ............................................................................................. 81

4.2.1 Deformação ou deslocamento da estrutura .............................................................. 81

4.2.2 Atuação da força axial + momento na estrutura ...................................................... 85

4.2.3 Análise do máximo dos resultados atuantes nas barras .......................................... 87

4.2.4 Análise das barras de contraventamento .................................................................. 88

4.3 DIMENSIONAMENTO DOS PARAFUSOS ................................................................. 89

4.3.1 Ligação contraventamento – coluna .......................................................................... 89

4.3.2 Ligação travessa – coluna ........................................................................................... 90

4.4 DIMENSIONAMENTO DOS CHUMBADORES ......................................................... 91

4.5 COMPRIMENTO E PESO DOS ELEMENTOS UTILIZADOS ................................... 93

4.6 PLANTA DE CARGAS .................................................................................................. 94

5 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 95

5.1 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS .............................................................. 95

REFERÊNCIAS...................................................................................................................... 97

ANEXOS.................................................................................................................................. 99

ANEXO A – INSTRUÇÕES BAKOFTEC PARA RESERVATÓRIOS ......................... 100

ANEXO B – RESULTADOS DETALHADOS - TERÇA MAIS SOLICITADA ........... 101

ANEXO C – RESULTADOS DETALHADOS - TRAVESSA MAIS SOLICITADA ... 103

ANEXO D – RESULTADOS DETALHADOS - COLUNA MAIS SOLICITADA ....... 105

ANEXO E – RESULTADOS DETALHADOS - CONTRAVENTAMENTO MAIS

SOLICITADO ....................................................................................................................... 107

ANEXO F – RESULTADOS GERAIS – TODAS AS BARRAS...................................... 109

ANEXO G – CATÁLOGO CHAPA EXPANDIDA – STRECK METAL ...................... 113

ANEXO H – TABELA DE PERFIS CANTONEIRA ....................................................... 115

ANEXO I – LISTA DE MATERIAIS................................................................................. 116

ANEXO J – FOLHAS DE PROJETO ................................................................................ 121

12

1 INTRODUÇÃO

A água constitui um elemento essencial a todo ser vivo, inclusive o homem,

podendo atingir 75% de seu peso. O homem tem necessidade de água de qualidade e em

quantidade determinada para quase todas suas atividades. Organizações internacionais, como a

Organização Mundial da Saúde (OMS) ou o Fundo das Nações Unidas para a Infância

(UNICEF), recomendam que cada ser humano deveria ter acesso a, no mínimo, 20 litros de

água por dia, provenientes de fontes situadas até 1 quilômetro de sua residência, para atender

suas necessidades básicas diárias.

Segundo a Organização Mundial da Saúde (2017), bilhões de pessoas ainda não têm

acesso a água potável e saneamento, resultando em perdas humanas desnecessárias e evitáveis,

com diferentes impactos na educação e no desenvolvimento socioeconômico.

Levando em conta as necessidades da sociedade com relação a água tratada, pode-

se observar a importância do saneamento básico, por sua influência na saúde, qualidade de vida

e no desenvolvimento da sociedade como um todo.

As cidades mais desenvolvidas do Brasil e do mundo dão prioridade ao saneamento,

mas infelizmente isso não é realidade para as regiões mais carentes. Normalmente, essa mesma

massa populacional também sofre com falta de moradia e renda adequadas.

Com o intuito de promover a saúde pública e a inclusão social por meio de ações

de saneamento e saúde ambiental foi criada a Fundação Nacional de Saúde (FUNASA).

Conforme FUNASA (2018):

As ações contemporâneas desenvolvidas pela Fundação resultam em uma maior inclusão social e contribuem para a melhoria das condições de vida das populações mais carentes, culminando em uma das estratégias do governo federal para a erradicação da extrema pobreza. Um bom exemplo é a implantação de Melhorias Habitacionais para Controle da Doença de Chagas.

Considerando todo esse cenário, no qual o acesso ao saneamento ainda é desigual,

principalmente nas comunidades mais carentes, normalmente distantes de centros urbanos, as

quais não dispõem de fonte segura de água para consumo, a superintendência da Funasa

desenvolveu uma solução alternativa coletiva simplificada de tratamento de água,

denominada SALTA-z, destinada ao consumo em pequenas comunidades, com o objetivo de

suprir essas necessidades.

13

1.1 TEMA

Trata-se do projeto de uma estrutura metálica, que servirá de sustentação para

reservatório de água.

1.2 DELIMITAÇÃO DO TEMA

Este projeto pode ser dividido em duas áreas: sistema de tratamento de água e o

projeto de uma estrutura metálica, para suporte desse sistema.

Sobre o tratamento de água, será dissertado sobre a história, implementação e

importância do sistema SALTA-z.

Quanto ao projeto da estrutura metálica, serão englobados todos os passos do

projeto – desde a concepção da geometria (arquitetura), escolha dos tipos de perfis metálicos,

determinação das cargas atuantes na estrutura, dimensionamento dos perfis, até o detalhamento

da estrutura.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo geral

Este trabalho tem como principal objetivo desenvolver o projeto de uma estrutura

metálica, que terá como função o apoio e sustentação de um reservatório d’água que atuará em

conjunto com o sistema de tratamento SALTA-z.

14

1.3.2 Objetivos específicos

a) Descrever a respeito do projeto SALTA-z e sua importância;

b) Conceber a geometria da estrutura metálica;

c) Determinar as cargas e ações atuantes na estrutura;

d) Dimensionar os perfis metálicos, conforme NBR 8800 (2008);

e) Detalhar toda a estrutura metálica;

1.4 JUSTIFICATIVAS

Criada por servidores da Funasa, a Solução SALTA-z foi testada e aprovada pelas

comunidades paraenses e está sendo implementada em quase todo o país. O baixo custo e a

facilidade de operação levam água para consumo humano com rapidez às comunidades em

situação de vulnerabilidade social.

Para que esta solução se implemente nas comunidades, existe a necessidade da

construção de uma torre elevada para sustentação do reservatório e dos elementos do sistema,

este reservatório fornecido hoje pela Funasa tem capacidade de 6.000 litros de água.

Atualmente este sistema é implementado principalmente com a construção de torres

de madeira, feitas de maneira totalmente manual pelas comunidades contempladas. Sem um

projeto para essas estruturas e por possuírem uma altura elevada, podem acarretar riscos a

população, tanto no momento de sua montagem, como posteriormente, em possíveis

manutenções.

Com o objetivo de garantir a segurança da população e um melhor desempenho de

todo o sistema, será projetada uma estrutura metálica para sustentar o reservatório em conjunto

à SALTA-z.

A realização de um projeto como este em estrutura metálica, traz diversos

benefícios ao sistema, pois garante uma padronização para as torres, tendo precisão nas

dimensões e propriedades dos materiais. E em caso de necessidade, possibilita a desmontagem

das estruturas e sua posterior montagem em outro local.

15

1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO

O trabalho encontra-se estruturado em cinco capítulos:

O Capítulo Um, apresenta a introdução do trabalho, nele é abordado à importância

do estudo. Apresenta os objetivos propostos por este trabalho, assim como justifica os motivos

que levaram a escolha deste tema.

No Capítulo Dois, o referencial teórico, aborda uma revisão bibliográfica sobre os

temas de estudo, buscando familiarizar o leitor com o que futuramente será desenvolvido no

projeto. Trata de explicar conceitos do sistema SALTA-z e de estruturas metálicas, baseadas

nas diversas literaturas de áreas afins e na norma da ABNT NBR 8800:2008, norma que

regulamenta o projeto de estruturas de aço no Brasil.

O Capítulo Três, apresenta o modelo proposto de projeto: suas características,

carregamentos e ações, bem como os softwares que serão utilizados e suas funções, para o

desenvolvimento do projeto.

No Capítulo Quatro, é feita toda a análise dos resultados obtidos durante o projeto,

verificando se estão de acordo com o que estabelece a NBR 8800:2008, determinando assim o

dimensionamento da estrutura, podendo assim realizar o projeto detalhado.

No Capítulo Cinco, considerações finais discutem os principais resultados obtidos

neste trabalho em relação ao tema de estudo apresentando sugestões para trabalhos futuros.

16

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 SOLUÇÃO ALTERNATIVA COLETIVA DE TRATAMENTO DE ÁGUA POR

ZEÓLITA (SALTA-Z)

Figura 1: Representação SALTA-z

Fonte: Ribeiro (2018, p.6).

2.1.1 História

Para falarmos sobre a história deste sistema teremos de falar sobre a Fundação

Nacional de Saúde, pois foi a partir dela que se começou as pesquisas por soluções técnicas

eficientes, de baixo custo e fácil operação, nas áreas de Saneamento e Saúde Ambiental.

A Fundação Nacional de Saúde (Funasa) é a instituição do poder executivo federal, vinculada ao Ministério da Saúde, com a mais antiga e ininterrupta experiência na área do saneamento ambiental do país e, dessa forma, apresenta competência técnica para propor e subsidiar medidas, propostas e tecnologias que promovam o acesso à água dentro dos padrões de potabilidade exigidos nas legislações do país e da Organização Mundial da Saúde. (FUNASA, 2018).

É o caso da SALTA-z, idealizada a partir da necessidade em atender uma das

maiores reinvindicações das comunidades ribeirinhas e rurais, a SALTA-z foi desenvolvida

pelos técnicos Eládio Braga de Carvalho e João Nunes Monteiro, do Serviço de Saúde

Ambiental da Superintendência Estadual no Pará, e tem como objetivo tratar a água para as

comunidades com baixo custo.

17

2.1.2 O que é SALTA-z?

É uma Solução Alternativa Coletiva Simplificada de Tratamento de Água, a ser

destinada ao consumo humano, e que, está em conformidade com a definição preconizada na

Portaria Federal (PRC Nº05 de 28/09/2017, Anexo XX, Art. 5º, Inciso VII).

A SALTA-z é uma tecnologia tradicional simples que faz uso de filtros e dosadores

de construção e montagens artesanais e fácil operacionalização, apresentando resultados

compatíveis com as exigências da portaria de potabilidade vigente. É composta por uma adutora

de água bruta, dosador coagulante, dosador de cloro, filtro, reservatório e dreno de sedimentos.

2.1.3 Funcionamento

A SALTA-z utiliza processo convencional para tratar a água, por meio de uma

estrutura física simplificada, e fazendo uso de filtro e dosadores de características artesanais.

Adicionalmente, é de fácil aplicação, instalação e apropriação pelo município e comunidades,

com potencial transformador social e ambiental. (SANTOS; CARVALHO, 2018).

As partes básicas que compõem a SALTA-z são descritas abaixo, com

representação na Figura 2:

Figura 2: Desenho esquemático da SALTA-z

Fonte: SANTOS; CARVALHO (2018, p. 3).

18

1. Adutora para recalque da água bruta por meio de bombeamento ao

reservatório;

2. Dosador para coagulante;

3. Dosador para cloro;

4. Filtro;

5. Efluente filtrado;

6. Dreno de sedimentos; e

7. Caixa com leito filtrante para retenção do sedimento;

Ressalta-se que, pela versatilidade e inovação dessa tecnologia, há possibilidade de

adaptações, bem como a inserção de reservatórios posteriores ao tratamento para favorecer o

aumento de oferta da água tratada.

2.1.3.1 Elemento Filtrante - Zeólita

O filtro é composto por areia selecionada, específica para esse fim, e por Zeólita

(Clinoptilolita), conforme ilustra a Figura 3.

Figura 3: Visão interna do filtro

Fonte: Adaptado de FUNASA (2017).

19

A filtração é um processo de separação sólido–líquido, envolvendo fenômenos

físicos, químicos e, às vezes, biológicos. Visa à remoção de impurezas da água por sua

passagem através de um meio poroso. O meio poroso utilizado na SALTA-z é o mineral Zeólita

– clinoptilolita. Zeólitas são minerais microporosos, com poros menores que dois nanômetros de diâmetro. Esses poros fazem as zeólitas serem altamente adsorventes. Materiais que são atraídos para eles se aderem a sua superfície. Isto é diferente de absorção, na qual o material sendo absorvido de fato muda seu estado. Algo adsorvido por uma zeólita permanece o mesmo que sempre foi. (SOARES, 2010, p.196).

Os filtros alternativos são utilizados no processo de tratamento de água destinada

ao consumo humano. Podendo-se utilizar água de manancial superficial ou de manancial

subterrâneo.

A água é tratada com metodologia convencional completa, ou seja, com as etapas

de coagulação, floculação, sedimentação, filtração e cloração, típicas das Estações de

Tratamento de Água dos grandes sistemas de abastecimento, em se tratando de mananciais

superficiais. (SANTOS; CARVALHO, 2018).

O diferencial é a simplicidade com que essas etapas ocorrem, pela praticidade e

facilidade técnica, e baixo custo operacional.

20

2.2 SISTEMAS ESTRUTURAIS

A definição do sistema estrutural é uma etapa inicial de projeto. A escolha de

sistema estrutural adequado proporciona benefício para o conjunto da obra: menor peso da

estrutura, facilidade de fabricação, rapidez de montagem e, por consequência, menor custo. Este

pode ser definido a partir da avaliação de um projeto arquitetônico.

Segundo Pfeil-Pfeil (2010) sistemas estruturais de edifícios são formados

principalmente por elementos verticais (colunas), horizontais (vigas), treliças, terças, travessas

entre outros. A Figura 4 mostra os componentes estruturais típicos de uma estrutura metálica.

Figura 4: Componentes estruturais

Fonte: Adaptado de PFEIL (2009).

21

2.3 AÇO

O aço é um dos materiais mais importantes para uso em estruturas, seja trabalhando

sozinho ou em conjunto com outros materiais, como o concreto, resultando no concreto armado.

Sua importância se dá principalmente por duas de suas propriedades, sua alta

resistência, quando comparada a outros materiais e sua ductilidade.

Aço é uma liga metálica constituída basicamente de ferro e carbono, obtida pelo refino de ferro-gusa (produto da primeira fusão do minério de ferro e contém cerca de 3,5 a 4,0% de carbono) em equipamentos apropriados. Como refino do ferro-gusa entende-se a diminuição dos teores de carbono e de silício e enxofre (que são prejudiciais ao aço, em princípio). (DIAS, 2011, p. 59).

2.3.1 Vantagens e desvantagens do aço estrutural

O aço estrutural, como todo material utilizado em construções, possui

características que trazem benefícios para a estrutura, que acarretam vantagens em sua

aplicação, porem também é necessário estabelecer algumas desvantagens quanto a sua

utilização.

Segundo Bellei (2004), as principais vantagens da utilização da estrutura em

aço são as seguintes:

a. alta resistência do material nos diversos estados de tensão (tração,

compressão, flexão etc.);

b. garantia das dimensões e propriedades do material;

c. os elementos em aço oferecem uma grande margem de segurança no

trabalho; e

d. tem-se a possibilidade de desmontar as estruturas e posteriormente montá-

las em outro local.

De acordo com Pinheiro (2005), é possível citar como desvantagens do aço:

a. limitação de execução em fábrica;

b. necessidade de transporte até o local da obra;

c. necessidade de tratamento superficial das peças, devido a oxidação; e

22

d. limitação de perfis estruturais.

2.3.2 Curva tensão x deformação

A representação gráfica do diagrama tensão-deformação do aço dúctil é

determinada pela relação entre tensão aplicada e a deformação resultante. Os valores deste

diagrama são obtidos através da aplicação de um esforço normal de tração a um corpo de prova

de aço estrutural na temperatura atmosférica (Figura 5). Esse ensaio auxilia na determinação

das propriedades mecânicas dos aços.

Todo projeto de estruturas de aço parte de algumas propriedades mecânicas

importantes do aço que são o Limite de Escoamento e o Limite de Ruptura, estes limites são

valores mínimos garantidos pelos fabricantes de aço. (BELLEI, 2004).

Figura 5: Diagrama tensão x deformação

Fonte: Pinheiro (2005, p. 6).

Onde:

𝑓 Tensão no material;

𝑓𝑢 Tensão última;

𝑓𝑦 Tensão de escoamento;

𝑓𝑝 Tensão de proporcionalidade;

𝜀 Deformação específica;

𝜀𝑢 Deformação específica quando ocorre a última tensão;

𝜀𝑦 Deformação específica limite quando ocorre a tensão de escoamento;

23

𝜀𝑝 Deformação específica quando ocorre a tensão de proporcionalidade;

𝛼 Ângulo de inclinação da reta da região elástica.

Para Dias (2011), o limite de escoamento é a constante física mais importante nos

cálculos de estruturas de aço, pois o valor dessa tensão deve ser impedido de atingir as seções

transversais das peças, como forma de limitar sua deformação. O limite de escoamento é

determinado dividindo a carga máxima suportada pelo corpo-de-prova, pela sua seção de área,

antes da peça escoar. Já o limite de ruptura, é determinado pela tensão última, que é calculada

dividindo a carga máxima que o material suporta, pela sua seção de área inicial, antes da sua

ruptura.

2.3.3 Propriedades dos aços

As propriedades mecânicas definem o comportamento dos aços quando sujeitos a

esforços mecânicos e correspondem as propriedades que determinam a sua capacidade de

resistir e transmitir os esforços que lhes são aplicados, sem que se rompam ou tenham

deformações excessivas. (DIAS, 2011).

Segundo Pfeil e Pfeil (2009, p.16), as propriedades que compõem os aços

estruturais são:

a) Ductilidade: entende-se como ductilidade a capacidade do material de se

deformar sob a ação das cargas.

b) Fragilidade: pode-se dizer que é o oposto da ductilidade. O aço se torna

frágil pela ação de diversos agentes: baixas temperaturas ambientes, por

exemplo.

c) Resiliência: é a capacidade do material de absorver energia mecânica em

regime elástico.

d) Tenacidade: é a capacidade do material de absorver energia mecânica com

deformações elásticas e plásticas.

e) Dureza: denomina-se como resistência ao risco ou abrasão.

f) Fadiga: capacidade do aço resistir a efeitos de esforços repetitivos.

24

2.3.4 Constantes físicas do aço

Segundo a NBR 8800:2008, para efeito de cálculo devem ser adotados, os

seguintes valores de propriedades mecânicas gerais dos aços:

Tabela 1: Propriedades mecânicas do aço

Fonte: Adaptada da NBR 8800 (2008, p. 13).

2.3.5 Tipos de aços estruturais

Em decorrência da variedade de aplicações dos aços estruturais, há um grande

número de tipos de formas de aço, dessa maneira apresentam-se em constantes modificações

de acordo com suas utilidades e especificações exigidas pelo mercado. Assim, os critérios

determinantes abrangem desde sua composição química a sua propriedade mecânica requerida.

(DIAS, 2011).

De acordo com Pfeil (2009), os aços podem ser classificados em dois grupos,

segundo sua composição química, em função da presença de elementos de liga e do teor de

elementos residuais. Assim podemos classificá-los em:

a. aços-carbono

b. aços-liga.

Descrição Simbologia Valor Unidade

Módulo de elasticidade

200.000 MPa

Coeficiente de Poisson

0,3

Módulo de elasticidade transversal G 77.000 MPa

Coeficiente de dilatação térmica

Massa especifica

7.850 Kg/m³

𝛽𝑎 𝜌𝑎

𝐸 = 𝐸𝑎 𝜈𝑎

1,2 𝑥 10−5 °𝐶−1

25

2.3.5.1 Aços Carbono

Os aços-carbono são os tipos mais utilizados, nos quais o aumento de resistência

em relação ao ferro puro é produzido pelo carbono e, em menor escala, pelo manganês.

Devido ao teor de carbono, podem ser diferenciados em três categorias:

Tabela 2: Categorias de Aço Carbono

Fonte: Adaptado de PFEIL (2009, p. 9).

O aumento de teor de carbono eleva a resistência do aço, porém diminui a sua

ductilidade (capacidade de se deformar), o que conduz a problemas na soldagem.

Para ser utilizado estruturalmente no Brasil, os aços carbono deverão ser

devidamente padronizados pela norma brasileira (ABNT), podendo ser utilizadas normas

internacionais, como a American Society for Testing and Materiais (ASTM), conforme

recomendação da NBR 8800:2008.

Os aços carbono padronizados por norma brasileira e suas aplicações são:

a. ABNT MR-250 (NBR 7007): perfis laminados;

b. ABNT CG-26 e ABNT CG 28 (NBR 6648):chapas grossas (dão origem

aos perfis soldados);

c. ABNT CF-26, ABNT CF-28 e ABNT CF-30 (NBR 66500: chapas finas

(dão origem aos perfis formados a frio);

d. ABNT B e ABNT C (NBR 8261): perfis tubulares.

Outros aços padronizados pela norma americana (ASTM) e suas utilizações são:

a. ASTM A36: chapas (finas e grossas);

b. ASTM A500: perfis tubulares;

c. ASTM A307: parafusos comuns;

d. ASTM A 325: parafusos de alta resistência.

Descrição Teor de carbono

Baixo carbono C < 0,3 %

Médio carbono 0,3 < C < 0,7 %

Alto carbono C > 0,7 %

26

Os aços carbono mais comuns empregados na fabricação de perfis, chapas e tubos

estão apresentados na tabela a seguir, com seu limite de escoamento (fy) e sua resistência a

tração ou ruptura (fu) descritos.

Tabela 3: Propriedades Mecânicas dos Aços Carbono

Produto Norma Classe fy (MPa) fu (MPa) ASTM Equivalente

Perfis 7007 MR 250 250 400 A36

Chapa 6648 CG-26 255 410

A36 6649/6650 CF-26 260 400

Tubos

8261 B 290 400

A500 GR-B 8261 B 317 400 8261 C 317 427 8261 C 345 427

Fonte: Adaptado de MIGUEL e CARQUEJA (2016, p. 11).

2.3.5.2 Aços de Baixa Liga

Segundo Pfeil (2009), os aços de baixa liga são aços-carbono acrescidos de

elementos de liga (cromo colúmbio, cobre, manganês, molibdênio, níquel, fósforo, vanádio,

zircônio), os quais melhoram algumas propriedades mecânicas.

Tais elementos adicionais proporcionam um aumento na resistência do aço,

mantendo o teor de carbono na ordem de 0,20 %, permitindo que eles sejam soldados sem

precauções especiais. Os aços de baixa liga possuem um patamar de escoamento bem definido,

com limites de escoamento iguais ou superiores a 290 Mpa.

Os aços de baixa liga padronizados por norma brasileira e suas aplicações são:

a. ABNT AR-350 (NBR 7007): perfis laminados;

b. *ABNT AR-350-COR (NBR 7007): perfis laminados;

c. ABNT AR-415 (NBR 7007): perfis laminados;

d. ABNT G-30, ABNT G 35, ABNT G 42 e ABNT G 45 (NBR 5000): chapas

grossas;

e. ABNT F-32/Q-32, ABNT F-35/Q35, ABNT Q-40, ABNT Q42, ABNT

Q45 (NBR 5004): chapas finas;

f. *ABNT CGR 400, ABNT CGR 500 e ABNT CGR 500A (NBR 5008):

chapas grossas;

27

g. *ABNT CFR 400 e ABNT CFR 500 (NBR 5920 / NBR 5921): chapas

finas.

Outros aços padronizados pela norma americana (ASTM) e suas utilizações são:

a. ASTM A572: perfis laminados e chapas (finas e grossas);

b. *ASTM A242: perfis laminados e chapas;

c. *ASTM A588: perfis laminados e chapas.

Sendo os aços listados com (*), todos resistentes a corrosão atmosférica.

Os aços baixa liga mais comuns empregados na fabricação de perfis e chapas estão

apresentados na tabela a seguir, com seu limite de escoamento (fy) e sua resistência a tração ou

ruptura (fu) descritos.

Tabela 4: Propriedades Mecânicas dos Aços Baixa Liga

Produto Norma Classe fy (MPa) fu (MPa) ASTM Equivalente

Perfis 7007 AR 345 350 450 A572 GR-50 7007 AR 350 COR 350 485 A 242 7007 AR 415 415 520 A572 GR-60

Chapa

5000 G-30 300 415 A572 GR-42 5000 G-35 345 450 A572 GR-50 5004 F-35/Q-35 340 450 A572 GR-50 5008 CGR 250-370 380-490 A 588

5920/5921 CFR 250-370 380-490 A 588 Fonte: Adaptado de MIGUEL e CARQUEJA (2016, p. 12).

28

2.3.6 Perfis

2.3.6.1 Perfis laminados ou conformados a quente

De acordo com Schmitzhaus (2015), os perfis laminados são largamente utilizados

em aplicações estruturais. Eles são produzidos através da laminação de blocos de aço, em

sistema de lingotamento contínuo. As limitações de fabricação são devidas às próprias cadeiras

de laminação que impõem uma bitola de altura máxima e mínima, variável de acordo com o

equipamento.

Os perfis laminados produzidos atualmente no Brasil possuem seções transversais

nos seguintes formatos:

Quadro 1: Perfis Laminados

C Perfil C, também denominado de perfil U ou Canal

L Perfil L ou cantoneira, de abas iguais ou desiguais

I Perfil I

H Perfil H

T Perfil T

Fonte: Elaborado pelo autor, 2019.

Os perfis laminados com formato I e H fabricados no Brasil seguem o padrão de

nomenclatura e dimensões adotados nos Estados Unidos, sua feição é exemplificada abaixo

conforme descrito por Pfeil (2009), onde:

• Perfil S: Série chamada Standard Shape (S), perfil I de abas com faces

internas inclinadas;

• Perfil W: Série chamada Wide Flange Shape, perfil I de abas largas;

• Perfil HP: Série chamada H-Pile, Perfil H de abas paralelas e espessura

constante.

29

Figura 6: Principais tipos de produtos siderúrgicos laminados de utilização estrutural


Os perfis laminados são designados com a simbologia que segue uma sequência

com a letra latina que o representa. Sua altura em milímetros é seguida pela massa do perfil em

Kg/m. Por exemplo, um perfil W 200 x 15 corresponde a um perfil I laminado com altura de

200 mm e 15 Kg/m de massa.

2.3.6.2 Perfis de chapa dobrada ou conformados a frio

Nem sempre são encontrados no mercado os perfis laminados com dimensões

adequadas às necessidades do projeto de elementos estruturais leves, porém os perfis estruturais

formados a frio podem ser fabricados nas dimensões desejadas. (SILVA, 2001).

Deve-se ter cuidado ao aplicar estes perfis, pois alguns apresentam o uso de chapas

finas (em geral menos que 3 mm de espessura) na fabricação desses perfis conduz a problemas

de instabilidade estrutural não existentes em perfis laminados. Porém, se bem empregados,

garantem leveza, facilidade de fabricação, de manuseio e de transporte, além de possuírem

resistência e ductilidade adequadas ao uso em estruturas civis, podendo ser fabricados para

aplicações especificas.

Há uma grande variedade de perfis que podem ser fabricados.

Figura 7: Perfis de chapa dobrada


30

2.3.6.3 Perfis soldados e compostos

“Perfis soldados e perfis compostos são aqueles fabricados pela associação de dois

ou mais produtos siderúrgicos, como as chapas e os perfis laminados, através de uma ligação

contínua por solda elétrica.” (MIGUEL; CARQUEJA, 2016).

Figura 8: Perfis Soldados e Perfis Compostos


Os perfis soldados mais utilizados são os perfis do tipo I e H, formados pela união

de três chapas. Devido a esta grande versatilidade de combinações, os perfis soldados com

formato I foram padronizados pela norma: Perfil I estrutural de aço soldado por arco elétrico –

NBR 5884 (2005). Os tipos já padronizados que podem ter designação dos fabricantes, são

divididos em três series:

• Série CS (Coluna Soldada): perfis para a utilização em pilares

obedecendo a relação [d/bf = 1].

• Série CVS (Coluna/Viga Soldada): perfis para a utilização em

pilares obedecendo a relação [1 < d/bf ≤ 1,5].

• Série VS (Viga Soldada): perfis para a utilização em vigas

obedecendo a relação [1,5 < d/bf ≤ 4,0].

31

Figura 9: Perfil Soldado conforme NBR 5884 (2005)


2.3.7 Ligações

As siderúrgicas fornecem as chapas e os perfis laminados aos fabricantes de

estruturas metálicas em dimensões padronizadas. A fabricação da peça estrutural nas dimensões

do projeto requer, portanto, cortes e ligações desses materiais (DIAS, 2011).

De acordo com Bellei (2004), ligação é a união entre dois elementos em qualquer

tipo de estrutura, especialmente estruturas em aço. É de extrema importância que se trate com

cuidado a aplicação das ligações, pois ela representa a segurança da construção. Dependendo

de sua complexidade podem acarretar um custo elevado ao projeto.

As ligações se compõem dos elementos de ligação e dos meios de ligação.

Os elementos de ligação são todos os componentes incluídos no conjunto para

permitir ou facilitar a transmissão dos esforços.

Os meios de ligação são os elementos que promovem a união entre as partes da

estrutura para formar a ligação, os mais comuns são soldas e parafusos.

De acordo com a NBR 8800 (2008), os elementos de ligação e os meios de ligação

deverão ser dimensionados de forma que suas resistências de cálculo, correspondentes aos

estados limites de em consideração, sejam maiores que as solicitações de cálculo.

32

2.3.8 Ligações soldadas

A soldagem é a técnica empregada para unir dois ou mais componentes de uma

mesma estrutura, assegurando a continuidade do material e suas propriedades mecânicas e

químicas, bem como os esforços a que ela está sujeita. (BELLEI, 2004).

As construções onde a solda é utilizada necessitam de um operário especializado.

A utilização da soldagem traz consigo algumas vantagens, como:

a. maior rigidez das ligações;

b. economia do material e redução de custos de fabricação; e

c. melhor acabamento final.

Como principais desvantagens desse método, tem-se a dificuldade para

desmontagem e sobretudo para controle de qualidade em obra.

Os tipos de soldagens mais comuns estão representados na figura 10, sendo a de

filete o que a solda é colocada externamente aos elementos a serem conectados, é mais usual

por sua facilidade de aplicação, já a soldagem por entalhe ou penetração, a solda é colocada

entre os elementos, esta é esteticamente mais agradável, porém tem pequena tolerância de ajuste

das peças e custo elevado de preparo da superfície. (DIAS, 2011).

Figura 10: Tipos de soldagem

Fonte: Adaptado da NBR 8800 (2008).

33

2.3.9 Ligações parafusadas

Segundo Dias (2011), os parafusos são formados por três partes: cabeça, fuste e

rosca. Apesar de serem identificados pelo diâmetro nominal, a sua resistência à tração é função

do diâmetro efetivo. A figura 11 ilustra as partes de um parafuso.

Figura 11: Identificação dos parafusos

Fonte: Adaptado de Dias (2011, p.101).

A utilização de ligações parafusadas pode apresentar as seguintes vantagens:

a. Montagens mais rápidas e de fácil inspeção;

b. Permitem desmontagens para alteração e reparo; e

c. Não necessita de mão de obra tão qualificada quanto as ligações soldadas.

Figura 12: Descrição geral dos parafusos

Fonte: Adaptado de Spohr (2018, p.75).

34

Na tabela ,5 são fornecidos os valores mínimos da resistência ao escoamento (𝑓𝑦𝑏)

e da resistência à ruptura de parafusos (𝑓𝑢𝑏), bem como os diâmetros nos quais podem ser

encontrados.

Tabela 5: Materiais usados em parafusos

Fonte: NBR 8800 (2018, p.110).

Os parafusos utilizados nas construções metálicas são normalmente o comum

(sendo o mais utilizado o ASTM A307) e os de alta resistência (especialmente o ASTM A325

e o ASTM A490).

2.3.9.1 Parafusos comuns

Fabricados em aço carbono, são designados como ASTM A307, são normalmente

empregados em estruturas leves, e elementos pouco solicitados ou em que a intensidade das

cargas for pequena, pois possuem baixa resistência.

São montados sem especificações de torque e o acabamento das superfícies não

requerem cuidados especiais.

2.3.9.2 Parafusos de alta resistência

Os parafusos de alta resistência são montados com protensão (torque especificado

de montagem) e requerem cuidados especiais com reação às arruelas e ao acabamento das

superfícies em contato das partes ligadas.

São utilizados em ligações de maior responsabilidade.

35

2.3.9.3 Distancias mínimas e máximas de um furo as bordas

A distância do centro de um furo-padrão a qualquer borda de uma parte ligada não

pode ser inferior ao valor indicado na tabela 6. (NBR 8800:2008, p. 85)

Tabela 6: Distância mínima de um centro de um furo-padrão à borda

Fonte: NBR 8800 (2018, p.85).

Sendo 𝑑𝑏 o diâmetro do parafuso ou barra redonda rosqueada.

A distância máxima para qualquer borda de uma parte ligada, a distância do centro

do parafuso, não pode exceder a 12 vezes a espessura da parte ligada considerada, nem 150

mm.

2.3.9.4 Espaçamento mínimo entre furos

Segundo a NBR 8800:2008, a distância entre centros de furos-padrão, não pode ser

inferior a 3 × 𝑑𝑏.

Além disso, a distância livre entre as bordas de dois furos consecutivos não pode

ser inferior a 𝑑𝑏.

36

2.3.9.5 Dimensões máximas de furos para parafusos

As dimensões máximas de furos devem obedecer ao indicado na tabela a seguir:

Tabela 7: Dimensões máximas de furos para parafusos

Fonte: NBR 8800 (2018, p.83).

2.3.9.6 Força resistente de cálculo ao cisalhamento

A força de cisalhamento resistente de cálculo de um parafuso ou barra redonda

rosqueada é, por plano de corte, igual a:

𝐹𝑣,𝑅𝑑 = 0,4 × 𝐴𝑏 × 𝑓𝑢𝑏

𝛾𝑎2

Sendo:

𝐴𝑏 a área bruta, baseada no diâmetro do parafuso

𝑓𝑢𝑏 a resistência à ruptura de parafusos

𝛾𝑎2 igual a 1,35 para ruptura

2.3.9.7 Força resistente de cálculo à tração

A força de tração resistente de cálculo de um parafuso tracionado, é dada por:

𝐹𝑡,𝑅𝑑 = 𝐴𝑏𝑒 × 𝑓𝑢𝑏

𝛾𝑎2

Onde:

𝐴𝑏𝑒 = 0,75 × 𝐴𝑏

37

Sendo:

𝐴𝑏 a área bruta, baseada no diâmetro do parafuso

𝐴𝑏 a área efetiva

𝑓𝑢𝑏 a resistência à ruptura de parafusos

𝛾𝑎2 igual a 1,35 para ruptura

2.3.9.8 Tração e cisalhamento combinados

Quando ocorrer a ação simultânea de tração e cisalhamento, deve ser atendida a

seguinte equação de interação:

(𝐹𝑡,𝑆𝑑

𝐹𝑡,𝑅𝑑)

2

+ (𝐹𝑣,𝑆𝑑

𝐹𝑣,𝑅𝑑)

2

≤ 1,0

Onde:

𝐹𝑡,𝑆𝑑 a força de tração solicitante de cálculo

𝐹𝑡,𝑆𝑑 a força de cisalhamento solicitante de cálculo

38

2.3.10 Corrosão

Denomina-se corrosão o processo de reação do aço com alguns elementos presentes

no ambiente em que se encontra exposto, sendo o produto desta reação muito similar ao minério

de ferro. A corrosão promove perda de seção das peças de aço, podendo se constituir em causa

principal de colapso. (PFEIL, 2009).

Portanto deve-se proteger a estrutura metálica contra os efeitos corrosivos do meio

ambiente. Para que as estruturas sejam bem protegidas, é necessário um bom sistema de limpeza

antes da aplicação de qualquer método de proteção. Os dois métodos mais usuais de proteção

das estruturas metálicas à corrosão são a pintura e a galvanização.

2.3.11 Galvanização

Galvanização é o processo de proteção do aço contra à corrosão, o recobrindo com

uma camada de zinco metálico, por este motivo pode também ser chamada de zincagem.

Segundo Bellei (2004), são as propriedades de proteção catódica do zinco que

permitem a galvanização a funcionar como um revestimento de grande resistência à corrosão.

A durabilidade dos produtos galvanizados varia de acordo com a espessura do

revestimento de zinco, que deve ser aplicada de forma constante, uniforme ou com pouca

variação e inversamente proporcional a agressividade do ambiente, podendo atingir mais de 25

anos em áreas rurais.

39

2.4 AÇÕES

De acordo com a NBR 8800 (2008), na análise estrutural deve ser considerada a

influência de todas as ações que possam produzir efeitos significativos para a estrutura.

As ações classificam-se, segundo a NBR 8681 (2003) em:

a. ações permanentes;

b. ações variáveis;

c. ações excepcionais.

2.4.1 Ações permanentes (𝑭𝒈𝒌)

As ações permanentes são as que possuem valores constantes, ou de pequena

variação em torno da média, atuantes em praticamente toda a vida da construção. Estas ações

são subdivididas em diretas e indiretas.

2.4.1.1 Ações permanentes diretas

Sobre as ações permanentes diretas a NBR 8800 (2008) define como sendo aquelas

constituídas pelos pesos próprios dos elementos da construção, incluindo-se o peso próprio da

estrutura e de todos os elementos construtivos permanentes, os pesos dos equipamentos fixos,

empuxos devidos ao peso próprio de terras não removíveis e de outras ações permanentes sobre

elas aplicadas.

2.4.1.2 Ações permanentes indiretas

“As ações permanentes indiretas são constituídas pelas deformações impostas por

retração e fluência do concreto, deslocamentos de apoio e imperfeições geométricas.” (NBR

8800, 2008, p. 15).

40

2.4.2 Ações variáveis (𝑭𝒒𝒌)

As ações variáveis são aquelas que possuem valores com variação significativa

atuantes em praticamente toda a vida da construção.

As ações variáveis comumente existentes são causadas pelo uso e ocupação da edificação, como as ações decorrentes de sobrecargas em pisos e coberturas, de equipamentos e divisórias moveis, de pressões hidrostáticas e hidrodinâmicas, pela ação do vento e pela variação da temperatura da estrutura. (NBR 8800, 2008, p. 15).

As ações variáveis causadas pelo uso e ocupação são fornecidas pela NBR 6120

(ABNT, 1980, p. 3), já a ação do vento na estrutura será determinada de acordo com a NBR

6123 (ABNT, 1988) no tópico 2.7 deste trabalho.

2.4.3 Ações excepcionais

As ações excepcionais são as que possuem pouca duração e uma probabilidade

muito baixa de ocorrência durante a vida útil da construção.

Algumas das ações excepcionais são: explosões, choque de veículos, abalo sísmico,

incêndio e enchentes.

41

2.5 COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS AÇÕES

Os coeficientes de ponderação das ações para o estado limite último (𝛾𝑔ou 𝛾𝑞) são

fornecidos pela tabela 8 e o fator de combinação 𝛹0 é dado pela tabela 9, já no estado limite de

serviço, o coeficiente de ponderação é igual a 1,0, porem são utilizados os fatores de redução

( 𝛹1 𝑒 𝛹2) dados pela tabela 9.

Tabela 8: Valores dos coeficientes de ponderação das ações

Combinações

Ações permanentes (γg)

Diretas

Indiretas Peso

próprio de

estruturas metálicas

Peso próprio

de estruturas

pré-moldadas

Peso próprio de estruturas

moldadas no local e de elementos

construtivos industrializados

e empuxos permanentes

Peso próprio de elementos construtivos

industrializados com adições in loco

Peso próprio de elementos construtivos em geral e

equipamentos

Normais 1,25 1,30 1,35 1,40 1,50 1,20

(1,00) (1,00) (1,00) (1,00) (1,00) (0,00)

Especiais ou Construção

1,15 1,20 1,25 1,30 1,40 1,20

(1,00) (1,00) (1,00) (1,00) (1,00) (0,00)

Excepcionais 1,10 1,15 1,15 1,20 1,30 0,00

(1,00) (1,00) (1,00) (1,00) (1,00) (0,00)

Ações variáveis (γq)

Efeito da temperatura Ação do vento Ações truncadas

Demais ações variáveis, incluindo as decorrentes

do uso e ocupação

Normais 1,20 1,40 1,20 1,50

Especiais ou Construção

1,00 1,20 1,10 1,30

Excepcionais 1,00 1,00 1,00 1,00 Os valores entre parênteses correspondem aos coeficientes para as ações permanentes favoráveis à

segurança, ações variáveis e excepcionais favoráveis a segurança não devem ser incluídas.


42

Tabela 9: Valores dos fatores de combinação e de redução para as ações variáveis


Ações 𝛹0 𝛹1 𝛹2

Ações variáveis

causadas pelo uso e

ocupação

Locais em que não há predominância de pesos e de equipamentos que permanecem fixos

por longos períodos de tempo, nem de elevadas concentrações de pessoas

0,5 0,4 0,3

Locais em que há predominância de pesos de equipamentos que permanecem fixos por

longos períodos de tempo, ou de elevadas concentrações de pessoas

0,7 0,6 0,4

Bibliotecas, arquivos, depósitos, oficinas e garagens 0,8 0,7 0,6

Vento Pressão dinâmica do vento nas estruturas em geral 0,6 0,3 0

Temperatura Variações uniformes de temperatura em relação à média

anual local 0,6 0,5 0,3

Cargas móveis e seus efeitos

dinâmicos

Passarelas de pedestres 0,6 0,4 0,3

Vigas de rolamento de pontes rolantes 1 0,8 0,5 Pilares e outros elementos ou subestruturas que suportam

vigas de rolamento de pontes rolantes 0,7 0,6 0,4

43

2.6 COMBINAÇÕES DE AÇÕES

“Um carregamento é definido pela combinação de ações que tem probabilidades

não desprezíveis de atuarem simultaneamente sobre a estrutura, durante um período

preestabelecido.” (NBR 8800, 2008, p. 19).

A combinação de ações é realizada de modo a determinar os efeitos mais

desfavoráveis para a estrutura. Deve ser realizada em função das combinações últimas e de

serviço.

Segundo a NBR 8681 (2003) as combinações últimas das ações podem ser

classificadas em normal, especial ou de construção e excepcional, já as combinações de

serviço são classificadas de acordo com sua permanência na estrutura em quase permanentes,

frequentes e raras.

2.6.1 Combinações últimas normais (ELU)

Estas combinações decorrem do uso que foi previsto para a edificação, devem ser

aplicadas tantas ações quanto forem necessárias para as verificações das condições de segurança

em relação a todos os estados limites últimos aplicáveis. (NBR 8800, 2008).

Aplica-se a equação abaixo:

𝐹𝑑 = ∑(𝛾𝑔𝑖𝐹𝐺𝑖,𝑘) + 𝛾𝑞1𝐹𝑄1,𝑘 + ∑(𝛾𝑞𝑗 𝛹0𝑗 𝐹𝑄𝑗,𝑘)

𝑛

𝑗=2

𝑚

𝑖=1

Onde:

𝐹𝐺𝑖,𝑘 é o valor característico das ações permanentes;

𝐹𝑄1,𝑘 é o valor característico da ação variável considerada como ação principal

para a combinação;

𝐹𝑄𝑗,𝑘 é o valor característico das ações variáveis que podem atuar

concomitantemente com a ação variável principal;

𝛹0 é o coeficiente de combinação das ações variáveis (tab. 9);

𝛾𝑔 é o coeficiente de ponderação das ações permanentes (tab. 8);

𝛾𝑞 é o coeficiente de ponderação das ações variáveis (tab. 8).

44

2.6.2 Combinações últimas especiais ou de construção (ELU)

As combinações últimas especiais decorrem da atuação de ações variáveis de

natureza ou intensidade especial, cuja intensidade supere os efeitos das ações consideradas

combinações normais. Estes carregamentos são transitórios e de curta duração.

As combinações últimas de construção devem ser consideradas nas estruturas em

que haja riscos de ocorrência destas ações ainda na fase de construção. O carregamento de

construção é transitório com duração específica para cada caso. (NBR 8800, 2008).

𝐹𝑑 = ∑(𝛾𝑔𝑖𝐹𝐺𝑖,𝑘) + 𝛾𝑞1𝐹𝑄1,𝑘 + ∑(𝛾𝑞𝑗 𝛹0𝑗,𝑒𝑓 𝐹𝑄𝑗,𝑘)

𝑛

𝑗=2

𝑚

𝑖=1

Onde:


𝐹𝑄1,𝑘 é o valor característico da ação variável admitida como principal para a

situação transitória considerada;



𝛹0𝑗,𝑒𝑓 é o fator de combinação efetivo de cada uma das demais variáveis que

podem agir concomitantemente com a ação principal 𝐹𝑄1,𝑘 , durante a situação transitória;



O fator 𝛹0𝑗,𝑒𝑓 é igual ao fator 𝛹0𝑗 adotado nas combinações normais, salvo quando

a ação principal 𝐹𝑄1 tiver um tempo de atuação muito pequeno, caso em que 𝛹0𝑗,𝑒𝑓 pode ser

tomado com o correspondente𝛹2𝑗.

45

2.6.3 Combinações últimas excepcionais (ELU)

Estas combinações decorrem da atuação de ações que podem provocar efeitos

catastróficos na estrutura. Devem ser levadas em consideração no projeto apenas quando não

possam ser desprezadas, além disso, na concepção estrutural, não possam ser tomadas medidas

que anulem ou diminuam as consequências dos seus efeitos.

𝐹𝑑 = ∑(𝛾𝑔𝑖𝐹𝐺𝑖,𝑘) + 𝐹𝑄,𝑒𝑥𝑐 + ∑(𝛾𝑞𝑗 𝛹0𝑗,𝑒𝑓 𝐹𝑄𝑗,𝑘)

𝑛

𝑗=1

𝑚

𝑖=1

Onde:


𝐹𝑄,𝑒𝑥𝑐 é o valor da ação transitória excepcional.



𝛹0𝑗,𝑒𝑓 é o fator de combinação efetivo de cada uma das demais variáveis que

podem agir concomitantemente com a ação principal 𝐹𝑄1,𝑘 , durante a situação transitória;



O fator 𝛹0𝑗,𝑒𝑓 é igual ao fator 𝛹0𝑗 adotado nas combinações normais, salvo quando

a ação principal 𝐹𝑄1 tiver um tempo de atuação muito pequeno, caso em que 𝛹0𝑗,𝑒𝑓 pode ser

tomado com o correspondente𝛹2𝑗.

46

2.6.4 Combinações quase permanentes de serviço (ELS)

Estas combinações são as que podem atuar durante grande parte da vida útil da

estrutura. Essas combinações são utilizadas para os efeitos de longa duração e para a aparência

de construção.

A NBR 8800 (2008, p. 21) define aparência, no contexto de estados limites de

serviço, como “relacionado a deslocamentos excessivos que não provoquem danos a outros

componentes da construção, e não a questões meramente estéticas”.

𝐹𝑠𝑒𝑟 = ∑(𝐹𝐺𝑖,𝑘) + ∑( 𝛹2𝑗 𝐹𝑄𝑗,𝑘)

𝑛

𝑗=1

𝑚

𝑖=1

Onde:




𝛹2 é o fator de redução das ações variáveis (tab. 9).

47

2.6.5 Combinações frequentes de serviço (ELS)

São aquelas que se repetem diversas vezes durante a vida útil da estrutura ou que

tenham duração igual a uma parte não desprezável desse período. Essas combinações são

utilizadas quando não causam danos permanentes a estrutura ou a outros componentes da

construção. (NBR 8800, 2008).

𝐹𝑠𝑒𝑟 = ∑(𝐹𝐺𝑖,𝑘) + 𝛹1 𝐹𝑄1,𝑘 + ∑( 𝛹2𝑗 𝐹𝑄𝑗,𝑘)

𝑛

𝑗=2

𝑚

𝑖=1

Onde:


𝐹𝑄1,𝑘 é o valor característico da ação variável admitida como principal

para a situação transitória considerada;



𝛹1 𝑒 𝛹2 são os fatores de redução das ações variáveis (tab. 9).

2.6.6 Combinações raras de serviço (ELS)

São utilizadas quando causam danos permanentes a estrutura ou a outros elementos

da construção, e para aqueles relacionados ou funcionamento adequado da estrutura, como

fissuras. Estas combinações podem atuar no máximo algumas horas durante o período de vida

útil da estrutura.

𝐹𝑠𝑒𝑟 = ∑(𝐹𝐺𝑖,𝑘) + 𝐹𝑄1,𝑘 + ∑( 𝛹1𝑗 𝐹𝑄𝑗,𝑘)

𝑛

𝑗=2

𝑚

𝑖=1

Onde:


𝐹𝑄1,𝑘 é o valor característico da ação variável admitida como principal para a

situação transitória considerada;



𝛹1 é o fator de redução das ações variáveis (tab. 9).

48

2.7 FORÇAS DEVIDAS AO VENTO

A ação dos ventos nas estruturas é uma das mais importantes e não pode ser

negligenciada, sob o risco de colocar a estrutura em colapso.

As considerações do vento, bem como a determinação das forças devidas ao vento

são regidas e calculadas de acordo com a NBR 6123 (1988) – Forças devidas ao vento em

edificações.

2.7.1 Determinação das forças estáticas devidas ao vento

Deve-se calcular a velocidade característica do vento ( 𝑉𝑘):

𝑉𝑘 = 𝑉0 × 𝑆1 × 𝑆2 × 𝑆3 [𝑚 𝑠⁄ ]

As forças estáticas devidas ao vento são determinadas levando em conta a

velocidade básica do vento ( 𝑉𝑜), que é particular ao local onde a estrutura será construída e os

fatores topográfico (𝑆1), de rugosidade (𝑆2)e estatístico (𝑆3).

Com a velocidade característica é possível determinar a pressão dinâmica do vento:

𝑞 = 0,613 × 𝑉𝑘2 [𝑁 𝑚²⁄ ]

49

2.7.2 Velocidade básica do vento, 𝑽𝒐

Segundo a NBR 6123 (1988, p.5), “entende-se como velocidade básica do vento, 𝑉𝑜,

medida sobre 3 segundos, que pode ser excedida em média uma vez em 50 anos, a 10 metros

acima do nível do terreno em lugar aberto e plano.”

O valor da velocidade básica do vento pode ser encontrado no gráfico das isopletas

da velocidade básica do vento no Brasil, com intervalos de 5 m/s, representado na figura 13.

Figura 13: Isopletas da velocidade básica 𝑉𝑜 (m/s)

Fonte: NBR 6123 (1988, p. 6).

50

2.7.3 Fator topográfico, 𝑺𝟏

Este fator leva em consideração as variações do relevo do terreno e pode tomar os

seguintes valores:

a) terreno plano ou francamente acidentado: 𝑆1 = 1,0;

b) taludes e morros: 𝑆1 ≥ 1,0 (ver NBR 6123, 1988, p.5); e

c) vales profundos, protegidos de ventos de qualquer direção: 𝑆1 = 0,9.

2.7.4 Fator de rugosidade, 𝑺𝟐

Este fator é determinado definindo uma categoria (rugosidade do terreno) e uma

classe de acordo com as dimensões da edificação.

A rugosidade do terreno é classificada em cinco categorias:

Quadro 2: Definição de categorias para determinação de S2

DEFINIÇÃO DAS CATEGORIAS DO TERRENO Categorias Descrição do ambiente

I Mar calmo, lagos e rios, pântanos sem vegetação

II Campos de aviação, fazendas sem muros, pântanos com vegetação

III Casas de campo, fazendas com muro, subúrbios, a altura média do topo dos obstáculos é considerada igual a 3,0 m

IV Zonas de parques e bosques com muitas árvores, cidades pequenas e arredores, áreas industriais, subúrbios densamente construídos, a altura média dos obstáculos é de 10 m

V Florestas com árvores altas, centros de grandes cidades, complexos industriais bem desenvolvidos, a altura média dos obstáculos é de 25 m

Fonte: Adaptado da NBR 6123 (1988, p. 8).

Foram escolhidas as seguintes classes de edificações, partes de edificações e seus

elementos, com intervalos de tempo para cálculo da velocidade média de, respectivamente, 3,

5 e 10 segundos:

51

Quadro 3: Definição de classes de edificação para determinação de S2

Classe Descrição

A Todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças

individuais de estruturas sem vedação. Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 m

B Toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 m e 50 m.

C Toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 m


O fator 𝑆2 usado no cálculo da velocidade do vento em uma altura z acima do nível

geral do terreno é obtido pela expressão:

𝑆2 = 𝑏 × 𝐹𝑟 × (𝑍 10⁄ )𝑃

Sendo os parâmetros meteorológicos da expressão encontrados na tabela a seguir:

Tabela 10: Parâmetros meteorológicos

Fonte: NBR 6123 (1988, p. 9).

52

2.7.5 Fator estatístico, 𝑺𝟑

Este fator é baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança

requerido e a vida útil da edificação, normalmente de 50 anos.

Os valores mínimos do fator 𝑆3 são os indicados a seguir:

Tabela 11: Valores mínimos do fator estatístico S3

Grupo Descrição S3

1 Edificações cuja ruína total ou parcial pode afetar a segurança ou

possibilidade de socorro a pessoas após uma tempestade destrutiva (hospitais, quartéis de bombeiros, centrais de comunicação etc.)

1,1

2 Edificações para hotéis e residências. Edificações para comércio

e indústria com alto fator de ocupação 1

3 Edificações e instalações industriais com baixo fator de

ocupação (depósitos, silos, construções rurais, etc.) 0,95

4 Vedações (telhas, vidros, painéis de vedação, etc.) 0,88

5 Edificações temporárias. Estruturas dos grupos 1 a 3 durante a construção 0,83


2.7.6 Torres reticuladas

A NBR 6123:1988 recomenda que para torres reticuladas de seção quadrada ou

triangular equilátera, com reticulados iguais em todas as faces, constituem casos especiais para

os quais pode ser conveniente determinar a força global do vento diretamente.

Para estes casos, a força de arrasto é calculada por:

𝐹𝑎 = 𝐶𝑎 × 𝑞 × 𝐴𝑒

Onde:

𝐶𝑎 = coeficiente de arrasto, obtido na figura 13.

𝐴𝑒 = área frontal efetiva: área da projeção ortogonal da edificação, estrutura ou

elemento estrutural sobre um plano perpendicular à direção do vento ("área de sombra").

53

Figura 14: Coeficiente de arrasto, para torres reticuladas

Fonte: NBR 6123 (1988, p. 29).

Esta ainda evidencia que para torres reticuladas de seção quadrada, o coeficiente

de arrasto para vento incidindo com um ângulo α em relação à perpendicular à face de barlavento, 𝐶𝑎∝ , é obtido por:

𝐶𝑎∝ = 𝐾∝ × 𝐶𝑎

Onde:

𝐾∝ pode ser considerado 1,16.

As componentes da força de arrasto, nas faces da torre, são obtidas multiplicando

𝐹𝑎, pelos valores da tabela 12.

54

Tabela 12: Componentes de força de arrasto nas faces de torres reticuladas

Fonte: NBR 6123 (1988, p. 31).

55

Sendo n o fator de proteção definido a seguir:

Figura 15: Fator de proteção

Fonte: NBR 6123 (1988, p. 29).

Para o vento atuante no reservatório, considera-se o valor do coeficiente de arrasto

da tabela a seguir:

Tabela 13: Coeficientes de arrasto, para corpos de seção constante

Fonte: NBR 6123 (1988, p. 22).

56

2.8 CONDIÇÕES PARA DIMENSIONAMENTO DE BARRAS DE AÇO

Segundo a ABNT NBR 8800:2008, que considera os estados limites últimos, estes

elementos, submetidos a ações estáticas, devem satisfazer a condição de desigualdade, expressa

pela equação a seguir, atender aos limites de esbeltez e devem manter os deslocamentos

elásticos verticais e horizontais dentro dos limites específicos.

𝑅𝑑 ≥ 𝑆𝑑

Onde:

𝑅𝑑 é o valor resistente de cálculo; 𝑆𝑑 é o valor solicitante de cálculo.

2.8.1 Peças tracionadas

Para a NBR 8800:2008 no dimensionamento de peças a tração deve ser atendida a

condição:

𝑁𝑡,𝑆𝑑 ≤ 𝑁𝑡,𝑅𝑑

Sendo:

𝑁𝑡,𝑆𝑑 é a força axial de tração solicitante de cálculo;

𝑁𝑡,𝑅𝑑 é a força axial de tração resistente de cálculo.

A NBR 8800:2008, dispõe que a força axial de tração resistente de cálculo, 𝑁𝑡,𝑅𝑑,

a ser usada no dimensionamento, deve ser a menor das duas, considerando-se os estados limites

últimos de escoamento da seção bruta e ruptura da seção líquida. Assim, de acordo com as

expressões indicadas a seguir:

a) Para escoamento da seção bruta:

𝑁𝑡,𝑅𝑑 =𝐴𝑔 × 𝑓𝑦

𝛾𝑎1

b) Para ruptura da seção líquida:

𝑁𝑡,𝑅𝑑 =𝐴𝑒 × 𝑓𝑢

𝛾𝑎2

57

Sendo:

𝐴𝑔 é a área bruta da seção transversal da barra;

𝐴𝑒 é a área líquida efetiva da seção transversal da barra;

𝑓𝑦 é a resistência ao escoamento do aço;

𝑓𝑢 é a resistência à ruptura do aço;

𝛾𝑎1 é o coeficiente de ponderação relacionado com o escoamento, flambagem e

instabilidade;

𝛾𝑎2 é o coeficiente de ponderação relacionado à ruptura.

2.8.1.1 Área líquida efetiva

Conforme NBR 8800:2008, a área líquida efetiva de uma barra (𝐴𝑒) é dada pela

equação:

𝐴𝑒 = 𝐶𝑡 × 𝐴𝑛

Onde:

𝐴𝑛 é a área líquida da barra;

𝐶𝑡 é um coeficiente de redução da área líquida.

2.8.1.2 Área líquida

Segundo NBR 8800 (2008, p.37) em regiões com furos feitos para ligação ou para

qualquer outra finalidade, a área líquida, 𝐴𝑛, de uma barra é a soma dos produtos da espessura

pela largura líquida de cada elemento, calculada como segue:

a) em ligações parafusadas, a largura dos furos deve ser considerada 2,0 mm maior que a dimensão máxima desses furos, perpendicular à direção da força aplicada; b) no caso de uma série de furos distribuídos transversalmente ao eixo da barra, em diagonal a esse eixo ou em ziguezague, a largura líquida dessa parte da barra deve ser calculada deduzindo-se da largura bruta a soma das larguras de todos os furos em cadeia, e somando-se para cada linha ligando dois furos a quantidade ( 𝑠² 4. 𝑔⁄ ), sendo S e G, respectivamente, os espaçamentos longitudinal e transversal (gabarito) entre esses dois furos; c) a largura líquida crítica daquela parte da barra será obtida pela cadeia de furos que produza a menor das larguras líquidas para as diferentes possibilidades de linhas de ruptura; d) para cantoneiras, o gabarito g dos furos em abas opostas deve ser considerado igual à soma dos gabaritos, medidos a partir da aresta da cantoneira, subtraída de sua espessura.

58

Figura 16: Espaçamentos s e g entre furos 1 e 2

Fonte: NBR 8800 (2008, p.38).

2.8.1.3 Coeficiente de redução

Para NBR 8800 (2008, p.37) o coeficiente de redução da área líquida (𝐶𝑡) deve ter

os seguintes valores:

a) quando a força de tração for transmitida diretamente para cada um dos elementos da

seção transversal da barra, por soldas ou parafusos: 𝐶𝑡 = 1,00

b) quando a força de tração for transmitida somente por soldas transversais:

𝐶𝑡 = 𝐴𝑐/𝐴𝑔

Onde:

𝐴𝑐 é a área da seção transversal dos elementos conectados.

c) nas barras com seções transversais abertas, quando a força de tração for transmitida

somente por parafusos ou somente por soldas longitudinais ou ainda por uma

combinação de soldas longitudinais e transversais para alguns (não todos) elementos da

seção transversal (devendo, no entanto, ser usado 0,90 como limite superior, e não se

permitindo o uso de ligações que resultem em um valor inferior a 0,60):

𝐶𝑡 = 1 − 𝑒𝑐/𝑙𝑐

𝑒𝑐 é a excentricidade da ligação, igual à distância do centro geométrico da seção da

barra, G, ao plano de cisalhamento da ligação em perfis com um plano de simetria, a

ligação deve ser simétrica em relação a ele e são consideradas, para cálculo de 𝐶𝑡, duas

barras fictícias e simétricas, cada uma correspondente a um plano de cisalhamento da

59

ligação, por exemplo, duas seções T no caso de perfis I ou H ligados pelas mesas ou

duas seções U, no caso desses perfis serem ligados pela alma;

𝑙𝑐 é o comprimento efetivo da ligação (esse comprimento, nas ligações soldadas, é igual

ao comprimento da solda na direção da força axial; nas ligações parafusadas é igual a

distância do primeiro ao último parafuso da linha de furação com maior número de

parafusos, na direção da força axial):

Figura 17: Ilustração dos valores de 𝑒𝑐 em seções abertas

Fonte: NBR 8800 (2008, p.40).

d) nas chapas planas, quando a força de tração for transmitida somente por soldas

longitudinais ao longo de ambas as suas bordas:

𝐶𝑡 = 1,00, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑤 ≥ 2. 𝑏

𝐶𝑡 = 0,87, 𝑝𝑎𝑟𝑎 2. 𝑏 > 𝑙𝑤 ≥ 1,5. 𝑏

𝐶𝑡 = 0,75, 𝑝𝑎𝑟𝑎 1,5. 𝑏 > 𝑙𝑤 ≥ 𝑏 Onde:

𝑙𝑤é o comprimento dos cordões de solda;

b é a largura da chapa (distância entre as soldas situadas nas duas bordas).

60

Figura 18: Chapa plana com força de tração transmitida por solda longitudinal

Fonte: NBR 8800 (2008, p.40).

2.8.2 Peças comprimidas

Segundo NBR 8800:2008, para dimensionamento de barras axial de compressão se

utiliza a seguinte equação:

𝑁𝑐,𝑆𝑑 ≤ 𝑁𝑐,𝑅𝑑

Onde:

𝑁𝑐,𝑆𝑑 é a força axial de compressão solicitante de cálculo;

𝑁𝑐,𝑅𝑑 é a força axial de compressão resistente de cálculo;

De acordo com a NBR 8800:2008, a força axial resistente de cálculo (𝑁𝑐,𝑅𝑑)

associada aos estados-limites últimos de instabilidade por flexão, por torção ou flexo-torção e

de flambagem local, deve ser determinada pela expressão:

𝑁𝑐,𝑅𝑑 =𝑥 × 𝑄 × 𝐴𝑔 × 𝑓𝑦

𝛾𝑎1

Onde:

𝑥 é o fator de redução associado à resistência à compressão;

𝑄 é o fator de redução total associado à flambagem local;

𝐴𝑔 é a área bruta da seção transversal da barra;

𝑓𝑦 resistência ao escoamento do aço.

61

2.8.2.1 Fator de redução, 𝑥

O fator de redução associado à resistência à compressão, é dado por:

𝑝𝑎𝑟𝑎 𝜆0 ≤ 1,5: 𝑥 = 0,658𝜆0²

𝑝𝑎𝑟𝑎 𝜆0 > 1,5: 𝑥 =0,877

𝜆0²

Pode ser determinado também pela Tabela 14.

Encontra-se o índice de esbeltez reduzido (𝜆0) pela seguinte equação:

𝜆0 = √𝑄 × 𝐴𝑔 × 𝑓𝑦

𝑁𝑒

𝑁𝑒 é a força axial de flambagem elástica.

Tabela 14: Valor de 𝑥 em função do índice de esbeltez 𝜆0

Fonte: NBR 8800 (2008, p.45).

62

2.8.2.2 Força axial de flambagem elástica

Segundo a NBR 8800:2008, a força axial de flambagem elástica (𝑁𝑒) de uma barra

com seção transversal duplamente simétrica é dada por:

a) para flambagem por flexão em relação ao eixo central de inércia x da seção transversal:

𝑁𝑒𝑥 =𝜋² × 𝐸 × 𝐼𝑥

(𝐾𝑥𝐿𝑥)²

b) para flambagem por flexão em relação ao eixo central de inércia y da seção transversal:

𝑁𝑒𝑦 =𝜋² × 𝐸 × 𝐼𝑦

(𝐾𝑦𝐿𝑦)²

c) para flambagem por torção em relação ao eixo longitudinal z:

𝑁𝑒𝑧 =1

𝑟02 [

𝜋2 × 𝐸 × 𝐶𝑤

(𝐾𝑦𝐿𝑦)2 + 𝐺. 𝐽]

Assim sendo:

𝐾𝑥𝐿𝑥 é o comprimento de flambagem por flexão em relação ao eixo x;

𝐼𝑥 é o momento de inércia da seção transversal em relação ao eixo x;

𝐾𝑦𝐿𝑦 é o comprimento de flambagem por flexão em relação ao eixo y;

𝐼𝑦 é o momento de inércia da seção transversal em relação ao eixo y;

𝐾𝑦𝐿𝑦 é o comprimento de flambagem por torção;

E é o módulo de elasticidade do aço;

𝐶𝑤 é a constante de empenamento da seção transversal;

G é o módulo de elasticidade transversal do aço;

J é a constante de torção da seção transversal;

𝑟0 é o raio de giração polar da seção bruta em relação ao centro de cisalhamento,

dado por:

𝑟0 = √(𝑟𝑥2 + 𝑟𝑦2 + 𝑥02 + 𝑦0

2)

63

Onde:

𝑟𝑥 e 𝑟𝑦 são os raios de giração em relação aos eixos centrais x e y, respectivamente,

e 𝑥0 e 𝑦0 são as coordenadas do centro de cisalhamento na direção dos eixos centrais x e y,

respectivamente, em relação ao centro geométrico da seção.

2.8.2.3 Força axial de flambagem elástica e coeficiente de flambagem: Seções

monossimétricas

A NBR 8800:2008 define que a força axial de flambagem elástica de uma barra

com seção transversal monossimétrica, cujo eixo y é o eixo de simetria, é dada por:

a) para flambagem elástica por flexão em relação ao eixo central de inércia x da seção

transversal:

𝑁𝑒𝑥 =𝜋² × 𝐸 × 𝐼𝑥

(𝐾𝑥𝐿𝑥)²

b) Para flambagem elástica por flexo-torção:

𝑁𝑒𝑦𝑧 =𝑁𝑒𝑦 + 𝑁𝑒𝑧

2 [1 − (𝑦0

𝑟0)2

]×

[

1 − √1 −4. 𝑁𝑒𝑦. 𝑁𝑒𝑧[1 − (

𝑦0

𝑟0)2

(𝑁𝑒𝑦 + 𝑁𝑒𝑧)²

]

Onde:

𝑁𝑒𝑦 𝑒 𝑁𝑒𝑧 são as forças axiais de flambagem elástica

2.8.2.4 Valores de coeficiente de flambagem por flexão

Os valores para os coeficientes de flambagem por flexão se encontram na Tabela

15. A NBR 8800:2008 considera que o valor utilizado de coeficiente é 1,0 para os elementos

que são contraventados e as barras das subestruturas de contraventamento.

Segundo a NBR 8800:2008, os coeficientes de flambagem por flexão devem ser

determinados por análise estrutural. Considera-se: 1,0 para barras com extremidades com

64

rotação impedida e empenamento livre, 2,0 quando uma das extremidades da barra possuir

rotação e empenamento livres e a outra extremidade possuir rotação e empenamento impedidos.

Tabela 15: Coeficiente de flambagem por flexão de elementos isolados

Fonte: NBR 8800 (2008, p.125).

2.8.2.5 Flambagem local de barras axialmente comprimidas

Segundo a NBR 8800:2008 são classificados em AA (duas bordas longitudinais

vinculadas) e AL (apenas uma borda longitudinal vinculada). Todos os elementos componentes

da seção transversal possuem relação entre largura e espessura. Expressa por b/t, que tem o

fator de redução total Q igual a 1,00.

As barras submetidas à força axial de compressão, nas quais os elementos

componentes da seção transversal possuem relações b/t maiores que os valores de (b/t)lim dados

na Tabela 16, têm o fator de redução total Q dado por:

𝑄 = 𝑄𝑠 × 𝑄𝑎

Nesse contexto:

𝑄𝑠 é o fator de redução que leva em conta a flambagem local dos elementos AL;

𝑄𝑎 é o fator de redução que leva em conta a flambagem local dos elementos AA.

65

Caso existam apenas elementos AA, suprime-se o fator 𝑄𝑠 do cálculo e no caso de

ocorrer somente AL, suprime-se do cálculo 𝑄𝑎. (NBR 8800, 2008)

Tabela 16: Valores de (𝑏 𝑡⁄ )𝑙𝑖𝑚

Fonte: NBR 8800 (2008, p.128).

66

3 MÉTODO

3.1 CLASSIFICAÇÃO DO ESTUDO

A presente pesquisa é um estudo de caso com o objetivo de se obter uma melhor

compreensão e consequente melhor concepção de uma estrutura (torre) metálica.

Possui importância exploratória e explicativa, pois envolve um levantamento

bibliográfico em que proporciona maior familiaridade com o problema a ser resolvido e

aprofunda o conhecimento da realidade com a identificação dos fatores que contribuem para a

ocorrência dos fenômenos.

3.2 SOFTWARES E PROGRAMAS UTILIZADOS

Para criação da concepção do sistema estrutural, isto é, a definição dos tipos,

características e posicionamento dos elementos que compõem a estrutura: pilares, vigas, terças,

contraventamento, entre outros, foi utilizado o software AutoDesk AutoCad. O sistema

estrutural é então implementado no software Strap.

O software Strap foi utilizado para análise estrutural, buscando o dimensionamento

que melhor atendesse às solicitações da estrutura.

Com a estrutura totalmente definida e dimensionada, foi utilizado o software BIM

de detalhamento de estruturas metálicas AutoDesk Advance Steel, para realização do

detalhamento da torre.

3.3 MODELO PROPOSTO

Em um projeto estrutural todos os fatores devem ser tratados de maneira integrada,

portanto consideram-se todos os fatores que possam influenciar na estrutura, como ações do

vento, peso próprio, carregamentos, entre outros.

A torre a ser considerada no projeto é estruturada em aço, com suas ligações

parafusadas.

Os perfis utilizados serão especificados e dimensionados no tópico 4 deste trabalho.

As dimensões apresentadas a seguir levam em consideração as necessidades do

sistema SALTA-z, como a necessidade de a altura inferior da caixa d’água ser no mínimo igual

a 6 metros e sua largura compatível com a do reservatório proposto.

67

O primeiro modelo adotado foi com a estrutura sendo composta por um pórtico de

2,20 m de largura e 6,00 m de altura, com pé direito de 3 metros, porém ao fazer uma análise

estrutural básica, verificou-se que este modelo não se comportava bem aos esforços e que

necessitava de seções elevadas dos perfis adotados para atender ao critério da esbeltez, tornando

assim inadequado esta escolha.

Levando em conta que o primeiro modelo escolhido não foi adequado, foi feita uma

segunda escolha, sendo a estrutura composta por um pórtico com 2,20 m de largura e 6,00 m

de altura, com pé direito de 2 metros. Apresentando contraventamento em “X” em todas as

faces, expostas na figura a seguir:

Figura 19: Geometria da estrutura

Fonte: E laborado pelo Autor (2019).

68

3.3.1 Critérios de dimensionamento

Para o dimensionamento foram analisadas as normas que regem o projeto de

estruturas metálicas. A NBR 8800:2008 (Projetos de estruturas em aço e de estruturas mistas

de aço e concreto de edifícios) terá influência direta neste dimensionamento. Igualmente foi

analisada a NBR 6123:1988 (Forças devidas ao vento em edificações).

3.3.2 Detalhamento

A partir do que foi dimensionado, faz-se um projeto com detalhamentos, a fim de

evitar qualquer dúvida que poderia surgir na execução e montagem da estrutura.

3.4 AÇÕES PERMANENTES

As ações permanentes são as que possuem valores constantes, ou de pequena

variação em torno da média, atuantes em praticamente toda a vida da construção e neste caso

compreendem ao peso da chapa expandida (piso) somado ao peso próprio da estrutura metálica.

3.4.1 Peso Próprio da estrutura

O peso próprio da estrutura depende diretamente dos perfis adotados, que serão

determinados em etapas posteriores do trabalho.

Para verificação desta ação, o software Strap, determina automaticamente o peso

da estrutura conforme são definidos os perfis.

3.4.2 Chapa expandida (piso)

Foi adotado como piso da estrutura, uma chapa expandida.

Está disponibilizado no anexo G, o catálogo de chapa expandida da Streck Metal,

devendo seguir seus parâmetros para instalação.

Para efeito de cálculo foi considerada uma carga de 20 kg/m², seu feito na estrutura

se dá da seguinte maneira:

69

Figura 20: Carregamento da Chapa expandida em kg/m²


3.5 AÇÕES VARIÁVEIS

As ações variáveis são aquelas que possuem valores com variação significativa

atuantes em praticamente toda a vida da construção, neste caso teremos como ações variáveis na estrutura, o reservatório, a sobrecarga de manutenção e a ação do vento.

3.5.1 Reservatório

A estrutura tem como objetivo suportar um reservatório d’água, reservatório este

que será fornecido pela fabricante Bakof Tec e possui capacidade de armazenamento de 7

toneladas d’água.

Seu carregamento na estrutura se dará da seguinte forma:

Área de influência:

𝐴𝑖𝑛𝑓 = 2,20𝑚 × 2,20𝑚 = 4,40 𝑚²

Carga por metro quadrado:

𝐴 =7.000𝑘𝑔

4,40𝑚2⁄ = 1.591 𝑘𝑔

𝑚²⁄

70

Figura 21: Carregamento do reservatório em kg/m²


Quanto a parte de instalação do reservatório e fixação da tampa do mesmo, a

fabricante fornece um manual de instalação que será disponibilizado no anexo A deste trabalho.

3.5.2 Sobrecarga

Foi considerado como sobrecarga na estrutura um valor de 150 kg/m², valor este

referente a montagem da estrutura, e de futuras manutenções, como limpeza do reservatório.

Será especificado em projeto que o piso do reservatório não será de acesso ao público.

Sua disposição na estrutura se dá da seguinte maneira:

Figura 22: Sobrecarga na estrutura, em kg/m²


71

3.6 VENTO

3.6.1 Velocidade básica 𝑽𝟎

A velocidade básica do vento é uma rajada de 3 segundos, excedida em média uma

vez em 50 anos a 10 m acima de terreno aberto e plano. Pode ser determinada pela isopleta

fornecida na figura 13 deste trabalho. Como a ideia do projeto é ser executado em todo o Brasil,

utilizou-se:

𝑉0 = 45 𝑚/𝑠

Sendo este o maior valor do vento atuante no território brasileiro, desta forma, o

cálculo será a favor da segurança.

3.6.2 Fator topográfico 𝑺𝟏

O fator topográfico adotado para este projeto, seguindo o prescrito no item 2.7.3,

foi:

𝑆1 = 1,00 → para terrenos planos ou pouco acidentados.

3.6.3 Fator de rugosidade 𝑺𝟐

Para obtenção do fator de rugosidade, primeiramente devemos definir a classe e

categoria da estrutura, foram obtidas conforme os quadros 2 e 3.

• Categoria III - Casas de campo, fazendas com muro, subúrbios, a altura

média do topo dos obstáculos é considerada igual a 3,0 m;

• Classe A - Todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças

individuais de estruturas sem vedação. Toda edificação na qual a maior

dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 m.

Com a classe categoria definidas pode-se encontrar os valores de substituição da

formula a seguir, na tabela 10:

𝑆2 = 𝑏 × 𝐹𝑟 × (𝑍 10⁄ )𝑃

72

Logo, sabendo que: Fr = 1,00

B = 0,94

P = 0,10

Considerando Z a altura dos eixos da estrutura, tem-se:

𝑍1 = 2,00 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠



𝑍4 = 8,00 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠, altura no topo do reservatório

Portanto calcula-se um fator de rugosidade para cada altura considerada,

substituindo os valores, chegamos em:

𝑆2.(1) = 0,94 × 1,00 × (2,010⁄ )0,10 = 0,80

𝑆2.(2) = 0,94 × 1,00 × (4,010⁄ )0,10 = 0,86

𝑆2.(3) = 0,94 × 1,00 × (6,010⁄ )0,10 = 0,89

𝑆2.(4) = 0,94 × 1,00 × (8,010⁄ )0,10 = 0,92

73

3.6.4 Fator estatístico 𝑺𝟑

Este fator é baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança

requerido e a vida útil da edificação, normalmente de 50 anos, para este projeto foi considerado

o fator estatístico: 𝑆3 = 1,00.

3.6.5 Velocidade característica 𝑽𝒌

Para obter a velocidade característica do vento, devemos multiplicar a velocidade

básica pelos fatores, através da seguinte formula:

𝑉𝑘 = 𝑉0 × 𝑆1 × 𝑆2 × 𝑆3

Utilizando os fatores previamente calculados e inserindo-os na equação obtemos a

velocidade característica do vento em cada altura:

𝑉𝑘(1) = 45,00 × 1,00 × 0,80 × 1,00 = 36,01 𝑚/𝑠

𝑉𝑘(2) = 45,00 × 1,00 × 0,86 × 1,00 = 38,60 𝑚/𝑠

𝑉𝑘(3) = 45,00 × 1,00 × 0,89 × 1,00 = 40,19 𝑚/𝑠

𝑉𝑘(4) = 45,00 × 1,00 × 0,92 × 1,00 = 41,37 𝑚/𝑠

3.6.6 Pressão dinâmica

Com o valor da velocidade característica do vento podemos obter a pressão

dinâmica através da seguinte fórmula:

𝑞 = 0,613 × (𝑉𝑘 )2

𝑞(1) = 0,613 × (36,01 )2 = 794,96 𝑁/𝑚²

𝑞(2) = 0,613 × (38,60 )2 = 913,17 𝑁/𝑚²

𝑞(3) = 0,613 × (40,19 )2 = 990,31 𝑁/𝑚²

𝑞(4) = 0,613 × (41,37 )2 = 1.048,96 𝑁/𝑚²

74

3.6.7 Força de arrasto

A componente da força global na direção do vento, força de arrasto 𝐹𝑎 é obtida por:

𝐹𝑎 = 𝐶𝑎 × 𝑞 × 𝐴𝑒

Sendo ∅:

∅ = 𝐴𝑒

𝐴𝑐⁄

𝐴𝑐 = área vazada.

Através dos perfis selecionados se chegou nos seguintes valores de 𝐴𝑒 𝑒 𝐴𝑐 :

𝐴𝑒 = 2,20 m²

𝐴𝑐 = 11,00 m²

Substituindo os valores na fórmula:

∅ = 2,2011,00⁄ = 0,20

Conforme calculado e exposto acima, descobre-se o valor do coeficiente de

arrasto igual 2,90, porem considerando a atuação do vento na pior situação, deve-se

multiplicar o 𝐶𝑎 por 𝑘∝ =1,16, logo:

75

𝐶𝑎 = 2,90 × 𝑘∝ = 2,90 × 1,16 = 3,36

Com todos os dados obtidos, chegamos nas forças de arrasto em cada altura da

torre:

𝐹𝑎(1) = 3,36 × 794,96 × 2,20 = 5.880 𝑁 = 5,88 𝑘𝑁

𝐹𝑎(2) = 3,36 × 913,17 × 2,20 = 6.760 𝑁 = 6.76 𝑘𝑁

𝐹𝑎(3) = 3,36 × 990,31 × 2,20 = 7.330 𝑁 = 7,33 𝑘𝑁

Verificando a figura 15 deste trabalho, chegou-se a um valor de n = 0,87.

Logo:

𝐹𝑎𝑐𝑒 𝐼 =1

1 + 𝑛=

1

1 + 0,87= 0,53

𝐹𝑎𝑐𝑒 𝐼𝐼𝐼 =𝑛

1 + 𝑛=

0,87

1 + 0,87= 0,47

Multiplicando a força de arrasto de cada altura pelo fator de proteção, obtêm-se os

seguintes resultados:

76

Para o vento perpendicular a estrutura:

Quadro 4: Resultados do vento perpendicular a estrutura

H = 2 metros Face I Face II Face III Face IV n 3,15 0 2,74 0 t 0 0 0 0



Fonte: Elaborado pelo Autor (2019).

Para o vento diagonal a estrutura:

Quadro 5: Resultados do vento diagonal a estrutura

H = 2 metros Face I Face II Face III Face IV n 1,18 1,18 0,88 0,88 t 1,18 1,18 0,88 0,88




Para o vento atuante no reservatório faz-se o seguinte cálculo:

Área de influência, 𝐴𝑖𝑛𝑓 = 2,00m x 2,00m = 4,00 m²

Coeficiente de arrasto, 𝐶𝑎 = 0,80 (obtido na tabela 13)

𝐹𝑎(4) = 𝐴𝑖𝑛𝑓 × 𝐶𝑎 × 𝑞(4)

𝐹𝑎(4) = 4,00 × 0,80 × 1.048,96 = 3.360 𝑁 = 3,36 𝑘𝑁

77

Esta força de arrasto do reservatório, foi diretamente aplicada nas terças que ficam

sob ele. São três terças e a 𝐹𝑎(4) foi transferida para seus pontos iniciais e finais, portanto:

𝐹𝑎(4) = 3,36 𝑘𝑁6 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜𝑠⁄ = 0,56 𝑘𝑁/𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜

Foi verificado através do software Strap, que a atuação perpendicular do vento a

estrutura provoca maiores esforços na mesma, portanto esta foi utilizada. Sua aplicação na

estrutura se dá da seguinte maneira:

Figura 23: Força do vento na estrutura, em kgf.


Nota: foram retiradas as barras de contraventamento da imagem para melhor

visualização dos esforços.

78

3.7 COMBINAÇÃO DE AÇÕES

Com as ações já calculadas, deve-se agora combiná-las, criando hipóteses de como

as ações poderão vir a acontecer na estrutura, neste caso foram criadas cinco hipóteses, sendo

elas:

1) Reservatório como ação principal;

2) Sobrecarga de manutenção como ação principal;

3) Vento como ação principal;

4) Apenas o vento atuando na estrutura;

5) Utilização de serviço da estrutura.

As ações já calculadas e suas nomenclaturas adotadas estão expressas na tabela a

seguir:

Tabela 17: Ações existentes na estrutura AÇÕES NOMENCLATURAS

PESO PRÓPRIO DA ESTRUTURA PP

PESO DA CHAPA EXPANDIDA (PISO) CP

PESO DO RESERVATÓRIO A

SOBRECARGA DE MANUTENÇÃO SC

VENTO Vx


Conforme o que foi exposto nos itens 2.4 e 2.5 deste trabalho, chegou-se a

seguinte tabela de combinações de ações:

Tabela 18: Combinação das ações Nº COMBINAÇÃO

1 PP * 1.25 + CP * 1.35 + A * 1.20 + SC * 0.75

2 PP * 1.25 + CP * 1.35 + A * 0.60 + SC * 1.50

3 PP * 1.25 + CP * 1.35 + A * 0.60 + SC * 0.75 + V * 1.40

4 PP * 1.00 + CP * 1.00 + V * 1.40

5 PP * 1.00 + CP * 1.00 + A * 1.00 + SC * 1.00


Os parâmetros de combinação obtidos nesta tabela serão utilizados no software

Strap para verificação da estrutura.

79

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 SELEÇÃO DOS ELEMENTOS

O material que compõem os elementos da estrutura selecionado é o aço– carbono

ASTM A36. A Tabela a seguir mostra as características do material utilizado.

Tabela 19: Propriedades mecânicas do aço ASTM A36 Módulo de

elasticidade

E (MPa)

Coeficiente

de Poisson

𝒗𝒂

Módulo de

elasticidade

transversal G

(MPa)

Massa

específica

𝝆 𝒌𝒈

𝒎³

Teor de

carbono

%

Limite de

escoamento

𝒇𝒚(MPa)

Resistência

à Ruptura

𝒇𝒖(MPa)

200000 0,3 77000 7850 0,25-0,29 250 400-500

Fonte: Adaptado de Pfeil (2010).

O principal perfil utilizado na estrutura são as cantoneiras de abas iguais, sua

escolha foi adotada pelas seguintes condições:

Utilizar a Cantoneira de Abas Iguais é obter aumento de produtividade e redução de custos. Em virtude de sua ampla gama de bitolas, proporciona flexibilidade no cálculo e no dimensionamento das estruturas. Desenvolvida para ser utilizada em diversas aplicações, a Cantoneira Gerdau pode ser empregada principalmente em estruturas metálicas, em torres de transmissão de energia elétrica e de telecomunicações, em esquadrias, em máquinas e implementos agrícolas, em serralherias e na indústria mecânica em geral. Possui seção transversal em forma de ângulo reto, com abas iguais e bitolas em polegadas e em milímetros. (GERDAU, 2009)

Na tabela e figura a seguir, são mostrados os perfis selecionados e sua disposição

na estrutura, estes serão verificados no tópico 4.2 deste trabalho.

Tabela 20: Perfis selecionados para a estrutura

Fonte: Elaborado pelo autor (2019).

Nº ELEMENTO DESCRIÇÃO

1 Coluna L 4x1/2

2 Travessa superior L 2.5x3/16

3 Contraventamento L 2x3/16

4 Travessa Ue# 125x50x17x4.75

5 Terça central 2Ue# 125x50x17x4.75

6 Terças laterais Ue# 125x50x17x4.75

7 Travessa L 2.5x3/16

80

Fonte: Elaborado pelo autor (2019).

Figura 24: Disposição dos perfis selecionados na estrutura

81

4.2 ANÁLISE ESTRUTURAL

Com toda geometria da estrutura definida, com os perfis escolhidos e as ações

calculadas, partimos agora para a análise estrutural da torre, isto é, analisar todos os elementos

citados anteriormente em conjunto, fazendo assim as análises e dimensionamento dos perfis,

verificando os esforços atuantes na estrutura e como ela se comporta quanto a eles.

Para fazer estas análises será utilizado o software próprio para isto, o Strap. Nele

será inserido a geometria da estrutura, os perfis escolhidos, os carregamentos previamente

calculados e será verificado se o que foi adotado atende a todos os esforços conforme a norma

regente para estruturas metálicas, a NBR 8800.

4.2.1 Deformação ou deslocamento da estrutura

Foi analisado com o auxílio do Strap, o quanto cada barra da estrutura se deforma

e se elas atendem ao prescrito na NBR 8800:2008, tendo seus valores máximos de deslocamento

expostos na tabela 21.

Será apresentado a seguir figuras que apresentam a análise feita para o

deslocamento da estrutura, os valores serão expostos em porcentagem, isto é, o quanto cada

barra deforma de seu valor máximo, caso tenha algum valor superior a 100%, esta barra deve

ser revisada, devendo aumentar sua seção. Também está apresentado a deformação máxima da

estrutura nos eixos X1 e X3, em centímetros.

82

Fonte: NBR 8800 (2008, p.117).

Tabela 21: Deslocamentos máximos

83

Figura 25: Deformações máximas (%)


Pode-se verificar que nenhuma barra supera 100%, portanto, todas estão de acordo

com o que sugere a norma brasileira.

Figura 26: Deformação máxima em X3 (cm *10²)


Apresentado o valor máximo de deslocamento em centímetros, igual a 1,35 cm,

como visto na imagem anterior equivale a 78% do que esta barra pode se deformar.

84

Figura 27: Deformação máxima em X1


Pode-se verificar que nenhuma barra supera 100%, inclusive algumas apresentam

valores bem abaixo disso, conforme for a verificação dos esforços seguintes, caso sejam baixos

também, estas barras podem ter suas seções diminuídas.

O valor máximo do deslocamento em X1 é apresentado na imagem central da

figura, sendo este em cm multiplicado por 10³ para maior visualização, portanto, esta

deformação equivale a 0,637 cm, ou seja, deforma menos de um centímetro.

85

4.2.2 Atuação da força axial + momento na estrutura

Foi analisado com o auxílio do Strap, a atuação da força axial somada ao momento

em cada barra.

Será apresentado a seguir figuras do plano superior e inferior da estrutura, com os

valores expressos em porcentagem, funcionando conforme explicado anteriormente, caso

superem o valor de 100%, estas barras não suportariam a atuação dos esforços devendo ter suas

seções revistas.

Figura 28: Atuação da força axial + momento no plano superior da estrutura


No item anterior foi exposto que algumas barras apresentavam deformações muito

baixas, e que conforme se desse a verificação dos esforços seguintes elas poderiam ser

redimensionadas. Porém analisando a atuação da força axial e momento na estrutura percebe-

se que estas barras (coluna e travessa) apresentam valores próximos a 100% neste quesito,

portanto, resistindo a um valor considerável destas forças não podendo ter suas seções

diminuídas.

Já as barras de contraventamento ainda apresentam valores baixos, podendo ter suas

seções alteradas, esta possibilidade será verificada no item 4.2.4 deste trabalho.

86

Figura 29: Atuação da força axial + momento na parte inferior da estrutura


As colunas na sua parte superior apresentam valores próximos a 90% e na parte

inferior próximos a 30%, porém não é indicado mudar a seção de uma coluna, sendo feitas suas

verificações na sua pior parte.

As travessas apresentando valores próximos a 100%, portanto tendo quase todas as

suas características utilizadas nestes esforços.

Barras de contraventamento com valores de 6%, sendo pouco exigida

87

4.2.3 Análise do máximo dos resultados atuantes nas barras

Agora será analisado o máximo dos resultados atuantes na estrutura, combinando o

que foi analisado anteriormente para uma melhor visualização dos esforços.

Figura 30: Máximos esforços no plano superior da estrutura


Figura 31: Máximos esforços na base da estrutura


88

4.2.4 Análise das barras de contraventamento

Verificando os esforços analisados nos tópicos anteriores, nota-se que nas barras de

contraventamento o percentual de utilização delas está muito baixo, se levar em conta apenas

estes fatores estas barras poderiam ter suas seções diminuídas.

Figura 32: Esbeltez nas barras de contraventamento


Porém ao analisar as barras no quesito esbeltez, isto é, o quanto uma barra é

vulnerável ao efeito da flambagem, é um índice mecânico utilizado para estimar com que

facilidade a peça pode se curvar. É verificado que estas estão no seu limite, sendo usados 98%

do índice esbeltez, justificando assim a determinação de suas seções.

89

4.3 DIMENSIONAMENTO DOS PARAFUSOS

4.3.1 Ligação contraventamento – coluna

Através do software Strap, verificamos que as forças solicitantes mais críticas

para as barras de contraventamento da estrutura são:

Quadro 6: Resultados contraventamento Máximos Resultados:

Contraventamento Barra Axial

*Máximo

Barra C

0.000 Barra

Dasdsadasddjbd\sjbdjsadnama

8 Comb. 1

*Mínimo

Barra C

-4.099.461 T Barra


12 Comb. 3


Para obtenção do diâmetro necessário para suportar este esforço, verificamos

através da equação:


𝛾𝑎2

Como utilizaremos apenas um parafuso ASTM A325 (fu = 825 Mpa =

82,5kN/cm²), a força resistente de cálculo, 𝐹𝑣,𝑅𝑑 , será igual a força solicitante de 4.099,46 kg

(41 kN).

41 = 0,4 × 𝐴𝑏 × 82,5

1,35

𝐴𝑏 = 1,68 𝑐𝑚²

Sendo:

1,68 = 𝜋 × 𝑑2

4

𝑑 = 1,46 𝑐𝑚

90

Portanto, para esta ligação foi considerado um parafuso de 5/8”, que equivale a

1,59 cm de diâmetro.

Nos encontros dos contraventamentos, por quase não possuir esforços atuantes,

foi considerado um parafuso de 1/2”, para fixação das peças.

4.3.2 Ligação travessa – coluna

Através do software Strap, verificamos que as forças solicitantes mais críticas

para as travessas da estrutura são:

Quadro 7: Resultados na travessa Máximos Resultados:

Travessa Barra Axial

*Máximo

Barra C

2641.219 C Barra


6 Comb 3

*Mínimo

Barra C

-431.771 T Barra


25 Comb. 1


Para obtenção do diâmetro necessário para suportar este esforço, verificamos

através da equação:


𝛾𝑎2

Como utilizaremos apenas um parafuso ASTM A325 (fu = 825 Mpa = 82,5kN/cm²),

a força resistente de cálculo, 𝐹𝑣,𝑅𝑑 , será igual a força solicitante de 2641,22 kg (27 kN).

27 = 0,4 × 𝐴𝑏 × 82,5

1,35

𝐴𝑏 = 1,08 𝑐𝑚² Sendo:

𝐴𝑏 = 𝜋 × 𝑑2

4

1,08 = 𝜋 × 𝑑2

4

𝑑 = 1,17 𝑐𝑚

91

Portanto, para esta ligação foi considerado um parafuso de 1/2”, que equivale a 1,27

cm de diâmetro.

4.4 DIMENSIONAMENTO DOS CHUMBADORES

Arbitrando um chumbador do tipo ASTM A36 (fu = 400 Mpa = 40kN/cm²) por

placa de base e sabendo que, através do software Strap, as forças solicitantes mais críticas

são:

Figura 33: Esforços solicitantes para chumbadores, em kgf.


𝑁𝑑 = 7.823 𝑘𝑔 = 78,23 𝑘𝑁

𝐻𝑑 = −3.035 𝑘𝑔 = −30,35 𝑘𝑁

O diâmetro do chumbador para a força de tração deve ser superior a:

𝑑𝑏 ≥ √4.𝑁𝑑 × 𝛾𝑎2

𝑓𝑢 × 𝜋 × 0,75. 𝑛

92

Onde 𝛾𝑎2 = 1,35 e n é o número de chumbadores estipulados.

𝑑𝑏 ≥ √4 × 78,23 × 1,35

40 × 𝜋 × 0,75 × 1 = 2,12 𝑐𝑚

Calculando o mesmo para a força horizontal:

𝑑𝑏 ≥ √4.𝑁𝑑 × 𝛾𝑎2

𝑓𝑢 × 𝜋 × 0,4. 𝑛 = √

4 × 30,35 × 1,35

40 × 𝜋 × 0,4 × 1 = 1,81 𝑐𝑚

O diâmetro adotado foi o de 1” que equivale a 2,54 cm, possuindo área igual a

5,07 cm², atendendo aos dois esforços. Porem devemos fazer a verificação simultânea dos

esforços.

𝐹𝑡,𝑅𝑑 =0,75 × 𝐴 × 𝑓𝑢

𝛾𝑎2=

0,75 × 5,07 × 40

1,35= 112,67 𝑘𝑁

𝐹𝑣,𝑅𝑑 =0,4 × 𝐴 × 𝑓𝑢

𝛾𝑎2=

0,4 × 5,07 × 40

1,35= 60,09 𝑘𝑁

A verificação simultânea se dá através da inequação:

(𝑁𝑑

𝐹𝑡,𝑅𝑑)

2

+ (𝐻𝑑

𝐹𝑣,𝑅𝑑)

2

≤ 1,00

(78,23

112,67)2

+ (30,35

60,09)2

≤ 1,00

0,74 < 1,00 ∴ 𝑂𝐾

Portanto, um chumbador de 1” de diâmetro é suficiente para suportar os esforços

solicitantes.

93

4.5 COMPRIMENTO E PESO DOS ELEMENTOS UTILIZADOS

A seguir será apresentada uma tabela com os comprimentos e pesos dos perfis

adotados. Esta tabela poderá ser usada para questões de orçamentação da estrutura e para

verificar se ela está superdimensionada. Porém estes tópicos não serão abordados neste

trabalho.

Tabela 22: Resumo de aço Seção Comprimento (m) Peso (kg) Total (kg) Cantoneira L 2x3/16 71.36 256.6 L 2.5x3/16 28.00 131.1 L 4x1/2 24.00 455.9 843.6 Chapa dobrada Ue# 125x50x17x4.75 20.40 173.3 2Ue# 125x50x17x4.75 3.40 57.8 231.1 Peso total: 1074.6


94

4.6 PLANTA DE CARGAS

A seguir será apresentada uma figura representando a locação dos pilares para

referenciar a tabela de cargas da estrutura, a planta de cargas serve para o dimensionamento das

fundações, devendo ser levado em consideração ainda as características do solo local, onde será

instalada a torre.

Este trabalho não irá abordar o dimensionamento das fundações, ficando como

sugestão para trabalhos futuros.

Figura 34: Planta de cargas


Tabela 23: Tabela de Cargas

PILAR FX1 = FX2(kg) FX3 (kg) P1=P2=P3=P4 3034

5582 (Tração)

7802 (Compressão) Fonte: E laborado pelo Autor (2019).

Nota: os valores da tabela de cargas (tabela 23) já estão majorados.

95

5 CONCLUSÃO

Ao longo deste trabalho foi possível atingir os objetivos estabelecidos. Foi feito um

sistema estrutural metálico, o cálculo das ações atuantes e a seleção e dimensionamento dos

perfis metálicos para uma estrutura de reservatório de pequeno porte. Por fim, foi gerado o

projeto com detalhes estruturais, fornecendo os detalhes necessários para fabricação e

montagem da estrutura.

Pode-se perceber uma grande vantagem na utilização de softwares para na análise

estrutural e validação dos perfis selecionados, pois isso permite ao projetista maior

produtividade e confiabilidade dos resultados. O software Strap demonstrou-se eficiente, de

fácil aprendizado, implementação e manutenção da estrutura, satisfazendo os objetivos postos

a ele.

No entanto, recomenda-se, principalmente para estruturas com geometria

complexas, a utilização de um único software, capaz de fazer a geração das cargas, inclusive a

do vento, o dimensionamento estrutural, o dimensionamento das ligações, proporcionando

assim maior facilidade e produtividade para o projetista.

Foram avaliados dois modelos de estrutura onde foi possível verificar a importância

de se escolher uma boa geometria, pois está impacta diretamente no dimensionamento da

estrutura, ao escolher a segunda geometria foi possível ter um ganho elevado nas seções dos

perfis cantoneira, principalmente no contraventamento por conta da esbeltez.

Optou-se por não realizar o dimensionamento das fundações da estrutura tendo em

vista a grande variabilidade dos tipos de solo e suas características, sendo necessário e

recomendado fazer uma análise especifica para cada caso, principalmente nos casos onde existe

solo colapsível, isto é, solos que apresentam redução de volume quando umedecidos, tendo

carga adicional ou não, no qual deve ser feita uma avaliação mais criteriosa.

5.1 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS

Diante do exposto neste trabalho, citam-se algumas recomendações para trabalhos

futuros:

• Realizar o desenvolvimento da estrutura com outros tipos de sistemas

estruturais, como pré-moldado e madeira e compará-los financeiramente

para gerar a solução mais econômica;

96

• Desenvolver o cálculo das fundações da estrutura, para diferentes tipos de

solos;

• Fazer um projeto com os detalhamentos dos componentes externos a

estrutura e suas recomendações, como por exemplo os suportes para

instalação do SALTA-z, escada tipo marinheiro para acesso ao reservatório

e os guarda-corpos da estrutura.

97

REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6120: Cargas para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro, 1980.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações. Rio de Janeiro, 1988.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8681: Ações e segurança nas estruturas – Procedimento. Rio de Janeiro, 2003.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8800: Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. 2. ed. Rio de Janeiro, 2008.

BELLEI, Ildony H.; PINHO, Fernando O.; PINHO, Mauro o. Edifícios de múltiplos andares em aço. 1. ed. São Paulo: PINI, 2004.

DIAS, Luís Andrade de Mattos. Estruturas de aço: conceitos, técnicas e linguagem. 8. ed. São Paulo: Zigurate Editora, 2011.

FUNASA (Brasil). A FUNASA (2018). Disponível em: <http://www.funasa.gov.br/web/guest/a-funasa1>. Acesso em 06 jun. 2019.

FUNASA (Brasil). Manual da solução alternativa coletiva simplificada de tratamento de água para consumo humano em pequenas comunidades utilizando filtro e dosador desenvolvidos pela Funasa/Superintendência Estadual do Pará. Brasília: FUNASA, 2017.

MIGUEL, Leandro F. Fadel; CARQUEJA, Moacir H. Andrade. ECV5255 – Estruturas Metálicas I. Florianópolis, 2016. Apostila do curso de Engenharia Civil da UFSC.

OMS, Organização Mundial da Saúde. Progress on drinking water, sanitation and hygiene: 2017. Disponível em: <https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/258617/9789241512893-eng.pdf>. Acesso em: 25 maio 2019.

PFEIL, Walter; PFEIL, Michèle. Estruturas de aço: dimensionamento prático. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

PINHEIRO, Antonio Carlos da Fonseca Bragança. Estruturas Metálicas: cálculos, detalhes, exercícios e projetos. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2005.

RIBEIRO, Daniel. Projeto SALTA-z amplia e será implementado em 20 estados. Boletim informativo da Fundação Nacional da Saúde, Brasília, ano 14, n. 2, 2018

SANTOS, Silene Lima D. X.; CARVALHO, Eládio Braga de. Solução alternativa coletiva simplificada de tratamento de água destinada ao consumo humano em pequenas comunidades. Nota Informativa, Brasília, FUNASA, 2018.

SCHMITZHAUS, Felipe. Perfis estruturais de aço. 2015. Disponível em: <http://felipeschmitzhaus.blogspot.com/>. Acesso em: 30 maio 2019.

98

SILVA, Valdir Pignatta e. Estruturas de aço em situação de incêndio. São Paulo: Zigurate, 2001.

SOARES, Fernanda Santiago Chaves. Caracterização e Aplicação de Zeólitas Naturais. 2010. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2010.

99

ANEXOS

100

ANEXO A – Instruções BAKOFTEC para reservatórios

101

ANEXO B – Resultados detalhados - Terça mais solicitada

102

103

ANEXO C – Resultados detalhados - Travessa mais solicitada

104

105

ANEXO D – Resultados detalhados - Coluna mais solicitada

106

107

ANEXO E – Resultados detalhados - Contraventamento mais solicitado

108

109

ANEXO F – Resultados gerais – Todas as barras

R e s u l t a d o s G e r a i s

C A P A C I D A D E S Flec Dir Combinada

Barr Seção Com

L/ Esbl Axial Cortante

Mom FLT Axial+Mom 1 L 4x1/2 1 6810 101 -0.09 MJ 0.00 0.01 0.02 0.10

(3) (1) (4) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1) (1)

2 L 4x1/2 3 6675 101 -0.24 MJ 0.00 0.01 0.02 0.27

(1) (3) (4) (1) (1) (3) MI 0.00 0.03 0.00 (1) (1)

3 L 4x1/2 3 6456 101 -0.24 MJ 0.00 0.01 0.01 0.27

(3) (3) (4) (1) (1) (3) MI 0.00 0.03 0.00 (1) (1)

4 L 4x1/2 1 6675 101 -0.09 MJ 0.00 0.01 0.01 0.09

(1) (1) (4) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1) (1)

5 L 2.5x3/16 3 3995 175 -0.59 MJ 0.00 0.01 0.01 0.64

(1) (4) (1) (1) (1) (3) MI 0.00 0.02 0.00 (1)

6 L 2.5x3/16 3 3995 175 -0.89 MJ 0.00 0.01 0.01 0.98

(1) (3) (1) (1) (1) (3) MI 0.00 0.02 0.00 (1)

7 L 2.5x3/16 3 967 175 -0.20 MJ 0.03 0.11 0.18 0.41

(3) (3) (2) (2) (2) (3) MI 0.00 0.23 0.00 (4) (2)

8 L 2x3/16 1 1391 296 0.16 MJ 0.00 0.01 0.02 0.12

(1) (4) (3) (1) (1) (3) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

9 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

10 L 2x3/16 3 1391 296 0.28 MJ 0.00 0.01 0.02 0.32

(1) (4) (3) (1) (1) (3) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

11 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

12 L 2x3/16 3 1391 296 0.39 MJ 0.00 0.01 0.02 0.43

(1) (4) (3) (1) (1) (3) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

13 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

14 L 2x3/16 1 1391 296 0.16 MJ 0.00 0.01 0.02 0.12

(1) (4) (3) (1) (1) (3) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

110



Barr Seção Com


Mom FLT Axial+Mom 15 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

16 L 2x3/16 3 1391 296 0.28 MJ 0.00 0.01 0.02 0.32

(1) (4) (3) (1) (1) (3) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

17 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

18 L 2x3/16 3 1391 296 0.39 MJ 0.00 0.01 0.02 0.43

(1) (4) (3) (1) (1) (3) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

19 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

20 L 2.5x3/16 3 3995 175 -0.59 MJ 0.00 0.01 0.01 0.64

(1) (4) (1) (1) (1) (3) MI 0.00 0.02 0.00 (1)

21 L 2.5x3/16 3 3995 175 -0.89 MJ 0.00 0.01 0.01 0.98

(1) (3) (1) (1) (1) (3) MI 0.00 0.02 0.00 (1)

22 L 2.5x3/16 2 987 175 -0.20 MJ 0.03 0.11 0.18 0.41

(1) (3) (2) (2) (2) (2) MI 0.00 0.23 0.00 (3) (2)

23 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

24 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

25 L 2.5x3/16 1 3995 175 0.03 MJ 0.00 0.01 0.01 0.04

(1) (1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.02 0.00 (1)

26 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (3) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

27 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (3) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

28 L 2.5x3/16 3 3995 175 -0.08 MJ 0.00 0.01 0.01 0.07

(1) (3) (1) (1) (1) (3) MI 0.00 0.02 0.00 (1)

111



Barr Seção Com


Mom FLT Axial+Mom 29 L 2x3/16 1 1391 296 0.02 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (4) (3) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

30 L 2x3/16 1 1391 296 0.02 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (4) (3) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

31 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

32 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

33 L 2.5x3/16 1 3995 175 0.03 MJ 0.00 0.01 0.01 0.04

(1) (1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.02 0.00 (1)

34 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

35 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

36 L 2.5x3/16 1 3995 175 -0.04 MJ 0.00 0.01 0.01 0.05

(1) (1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.02 0.00 (1)

37 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

38 L 2x3/16 1 1391 296 0.00 MJ 0.00 0.01 0.02 0.06

(1) (1) (1) (1) (1) MI 0.00 0.03 0.00 (1)

40 Ue# 125x50x17#4.75 3 9999 35 0.00 MJ 0.02 0.07 0.00 0.10

(4) (2) (2) (2) (3) MI 0.01 0.06 0.07 (3) (3) (5)

42 Ue# 125x50x17#4.75 1 383 50 -0.02 MJ 0.37 0.76 0.67 0.68

(3) (1) (1) (1) (1) (1) MI 0.01 0.05 0.00 (4) (3)

43 Ue# 125x50x17#4.75 2 9999 35 0.00 MJ 0.02 0.07 0.07 0.07

(2) (2) (2) (2) MI 0.00 0.02 0.00 (3) (3)

44 Ue# 125x50x17#4.75 2 9999 35 0.00 MJ 0.02 0.07 0.07 0.07

(2) (2) (2) (2) MI 0.00 0.02 0.00 (3) (3)

112



Barr Seção Com


Mom FLT Axial+Mom 47 Ue# 125x50x17#4.75 1 3387 129 0.00 MJ 0.01 0.04 0.05 0.05

(1) (3) (2) (1) (1) (1) MI 0.00 0.02 0.00 (3) (3)

50 Ue# 125x50x17#4.75 1 3387 129 0.00 MJ 0.01 0.04 0.00 0.06

(1) (3) (2) (1) (1) (3) MI 0.00 0.02 0.05 (3) (3) (5)

53 2Uec#125x50x17#4.75 1 319 94 0.00 MJ 0.13 0.51 0.53 0.53

(1) (4) (1) (1) (1) (1)

56 Ue# 125x50x17#4.75 3 341 129 -0.01 MJ 0.21 0.59 0.67 0.67

(3) (3) (1) (1) (1) (1) MI 0.01 0.08 0.00 (4) (4)

59 Ue# 125x50x17#4.75 3 341 129 -0.01 MJ 0.21 0.59 0.00 0.67

(3) (3) (1) (1) (1) (1) MI 0.01 0.08 0.67 (4) (4) (5)

60 L 2.5x3/16 1 387 270 0.00 MJ 0.04 0.22 0.22 0.69

(3) (1) (1) (1) (1) (1) MI 0.01 0.47 0.00 (4) (1)

61 L 2.5x3/16 1 387 270 -0.04 MJ 0.04 0.22 0.22 0.69

(3) (3) (1) (1) (1) (1) MI 0.01 0.47 0.00 (3) (1)

62 L 4x1/2 1 2269 101 -0.09 MJ 0.00 0.06 0.06 0.21

(1) (1) (2) (1) (1) (1) MI 0.01 0.13 0.00 (1) (1)

63 L 4x1/2 1 587 101 -0.09 MJ 0.00 0.23 0.28 0.87

(3) (1) (2) (1) (1) (1) MI 0.02 0.49 0.00 (1) (1)

64 L 4x1/2 1 2024 101 -0.15 MJ 0.00 0.05 0.05 0.23

(1) (3) (4) (1) (1) (1) MI 0.01 0.14 0.00 (1) (1)

65 L 4x1/2 1 523 101 -0.09 MJ 0.00 0.21 0.25 0.90

(3) (3) (2) (1) (1) (1) MI 0.02 0.55 0.00 (1) (1)

66 L 4x1/2 1 2188 101 -0.15 MJ 0.00 0.06 0.07 0.26

(3) (3) (4) (1) (1) (1) MI 0.01 0.13 0.00 (1) (1)

67 L 4x1/2 1 601 101 -0.09 MJ 0.00 0.23 0.23 0.78

(1) (3) (2) (1) (1) (1) MI 0.02 0.49 0.00 (1) (1)

68 L 4x1/2 1 1854 101 -0.09 MJ 0.00 0.05 0.07 0.27

(3) (1) (2) (1) (1) (1) MI 0.01 0.14 0.00 (1) (1)

69 L 4x1/2 1 536 101 -0.09 MJ 0.00 0.21 0.21 0.81

(1) (1) (2) (1) (1) (1) MI 0.02 0.55 0.00 (1) (1)

113

ANEXO G – Catálogo chapa expandida – Streck Metal

114

115

ANEXO H – Tabela de perfis Cantoneira

116

ANEXO I – Lista de materiais

Cliente:

Data

Trabalho:Extrato DetailDwgExtract.xml

Empresa:

DesenhadoProjeto

MATERIAL LIST 11-nov-2019

Vigas

1 76,3A368 4,3420,5439,5L2 1/2X2 1/2X3/16 2.120

2 91,3A363 4,9931,66430,4Ue# 125X50X17X4.75 3.400

4 60,9A362 3,3291,66430,4Ue# 125X50X17X4.75 3.400

5 100,5A3610 5,6920,56910L2X2X3/16 2.790

6 100,7A3610 5,6340,56310,1L2X2X3/16 2.773

7 10,1A361 0,5590,55910,1L2 1/2X2 1/2X3/16 2.200

8 15,3A361 0,870,8715,3L2 1/2X2 1/2X3/16 3.400

9 20A362 1,1310,56510L2X2X3/16 2.772

10 20A362 1,1170,55910L2X2X3/16 2.750

Superfície Descriçãoda peça

(m2)

Marca

(Kg)(Kg/piece)SuperfíciePeso

QuantidNome(mm)

Peso

(m2/piece)da peça

TotalComprimentQualidade Total

1 / 4Página

11 114,6A361 2,4482,448114,6L4X4X1/2 6.000

12 60,9A362 3,3291,66430,4Ue# 125X50X17X4.75 3.400

15 229,2A362 4,8962,448114,6L4X4X1/2 6.000

19 30,4A361 1,6641,66430,4Ue# 125X50X17X4.75 3.400

20 10,1A361 0,5590,55910,1L2 1/2X2 1/2X3/16 2.200

21 15,3A361 0,870,8715,3L2 1/2X2 1/2X3/16 3.400

22 114,6A361 2,4482,448114,6L4X4X1/2 6.000

1.069,9 43,88148

Placas

# 3,2A361 0,0890,0893,2Pl 10x201.6x201.6 202

16 2,1A3610 0,0730,0070,2Pl 10x59.5229x50.8 60

17 0,6A3610 0,0580,0060,1Pl 2.7006x59.5229x50.8 60


(m2)

Marca


QuantidNome(mm)

Peso

(m2/piece)da peça


2 / 4Página

18 0,6A363 0,0210,0070,2Pl 10x50x50 50

23 0,4A362 0,0150,0070,2Pl 10x60.6101x50.8 61

24 0,1A362 0,0120,0060,1Pl 2.7006x60.6101x50.8 61

25 0,2A361 0,0070,0070,2Pl 10x50x50 50

1007 9,6A363 0,2680,0893,2Pl 10x201.6x201.6 202

16,7 0,54232

Itens dobrados

3 3,1A368 0,1540,0190,4PL6x50x166.5528 50

3,1 0,1548

Parafusos

0,810.988 0Arruela ASTM F436 - 1/2

0,310.932 0Arruela ASTM F436 - 1/2

210.9111 0Arruela ASTM F436 - 5/8


(m2)

Marca


QuantidNome(mm)

Peso

(m2/piece)da peça


3 / 4Página

110.912 0,1ASTM A325 1/2 x 1 1/2 38

1,410.916 0,1ASTM A325 1/2 x 1 1/2 38

1,910.920 0,1ASTM A325 1/2 x 1 3/4 44

1,210.912 0,1ASTM A325 1/2 x 2 51

0,210.91 0,2ASTM A325 5/8 x 1 3/4 44

9,410.955 0,2ASTM A325 5/8 x 2 51

1,310.944 0Porca sextavada Pesada

0,510.916 0Porca sextavada Pesada

310.956 0,1Porca sextavada Pesada

22,9463

1.112,6551 44,577


(m2)

Marca


QuantidNome(mm)

Peso

(m2/piece)da peça


4 / 4Página

121

ANEXO J – Folhas de projeto

01/04

DATA:

14/11/2019

ESCALA:

INDICADA

FOLHA


TORRE PARA SALTA-z


ALUNO: CHARLES JOSÉ PETRY JUNIOR

ORIENTADOR: VALDI HENRIQUE SPOHR

Vista 3D

Vista Lateral Vista Frontal

PRODUZIDO POR UMA VERSÃO DO AUTODESK PARA ESTUDANTESP

RO

DU

ZID

O P

OR

U

MA

V

ER

SÃ

O D

O A

UT

OD

ES

K P

AR

A E

ST

UD

AN

TE

SPRODUZIDO POR UMA VERSÃO DO AUTODESK PARA ESTUDANTES

PR

OD

UZ

ID

O P

OR

U

MA

V

ER

SÃ

O D

O A

UT

OD

ES

K P

AR

A E

ST

UD

AN

TE

S

02/04

DATA:

14/11/2019

ESCALA:

INDICADA

FOLHA


TORRE PARA SALTA-z




35 95 1787 118 84 1787 128 85 1787 93

6000

70

32

70

32

70

32

70

32

70

32

70

32

2ø182ø181ø18 1ø181ø15

1ø15

1ø15

38 50

81 1701 165 95 1729 175 95 1729 140

6000

32

70

32

70

32

70

32

70

32

70

32

70

3ø18 2ø18 2ø18 1ø18

1ø15 1ø15

1x

CO1002

L4X4X1/2

A36 - 1:10

35 95 1787 118 84 1787 128 85 1787 93

6000

70

32

70

32

70

32

70

32

70

32

70

32

1ø182ø181ø18 2ø181ø15

1ø15

1ø15

38 50

81 1701 165 95 1729 175 95 1729 140

6000

32

70

32

70

32

70

32

70

32

70

32

70

3ø18 2ø182ø18 1ø18

1ø15 1ø15

1x

CO1001

L4X4X1/2

A36 - 1:10

38 50

77 1752 118 84 1787 128 85 1787 93

6000

70

32

70

32

70

32

70

32

70

32

70

32

3ø18

2ø18

2ø18 1ø181ø15 1ø15

35 105 1729 165 95 1729 175 95 1729 140

6000

32

70

32

70

32

70

32

70

32

70

32

70

1ø18 2ø18 2ø18 1ø18

1ø151ø15 1ø15

2x

CO1000

L4X4X1/2

A36 - 1:10

51 46

5146

200 2200 197

46

51

46

51

19

02

20

01

94

Pl 1

0x5

0x5

0

M24x450

Pl 10x50x50

M24x450

Pl 1

0x5

0x5

0

M24x450

Pl 10x50x50

M24x450

2120

30 2060 30

29

35

29

35

2120

1ø15

1ø15

10x

TV1001

L2 1/2X2 1/2X3/16

A36 - 1:10

670 2060 670

37

50

38

37

50

38

3400

2ø18

2ø18

25 95 660 95 800

50

800 95 660 95 25

2ø15 2ø15 2ø15 2ø152ø15

2x

A36 - 1:10

TE1002

Ue# 125X50X17X4.75

96 105

10

11

01

202

20

2

1ø26

4x Pl 10x50x50

S235JRG2 - 1:10

CH1002


RO

DU

ZID

O P

OR

U

MA

V

ER

SÃ

O D

O A

UT

OD

ES

K P

AR

A E

ST

UD

AN

TE


PR

OD

UZ

ID

O P

OR

U

MA

V

ER

SÃ

O D

O A

UT

OD

ES

K P

AR

A E

ST

UD

AN

TE

S

03/04

DATA:

14/11/2019

ESCALA:

INDICADA

FOLHA


TORRE PARA SALTA-z




6010

CO1001

1007

6010

CO1001

1007

101101

96

105

4

CO1001

1007

6010

CO1000

1007

6010

CO1000

1007

101101

96

105

4

CO1000

1007

2x

L4X4X1/2 - 1:50

6010

CO1028

1007

6010

CO1002

1007

101101

96

105

4

CO1002

1007

CO1000

1x

L4X4X1/2 - 1:50

CO1002

1x

L4X4X1/2 - 1:50

CO1001

50

59

49

59

25 25

30

107

30

167

1056

25 25

63

30

50

93

1056

6

26

60

5

2

60

1056

8x

PLACA SUPORTE

PL6x50x166.5528 - 1:10


RO

DU

ZID

O P

OR

U

MA

V

ER

SÃ

O D

O A

UT

OD

ES

K P

AR

A E

ST

UD

AN

TE


PR

OD

UZ

ID

O P

OR

U

MA

V

ER

SÃ

O D

O A

UT

OD

ES

K P

AR

A E

ST

UD

AN

TE

S

04/04

DATA:

14/11/2019

ESCALA:

INDICADA

FOLHA


TORRE PARA SALTA-z




35 1338 1382 35

25

26

25

26

25

26

2790

1ø151ø18 1ø18

10x

CV1001

L2X2X3/16

A36 - 1:10

2773

46

1326 1371 30

26

25

26

25

26

25

2773

1ø15

1ø181ø18

12x

CV1002

L2X2X3/16

A36 - 1:10

2750

46

1317 1357 30

26

25

26

25

26

25

2750

1ø151ø18 1ø18

2x

CV1003

L2X2X3/16

A36 - 1:10

3400

575 2250 575

1ø15 1ø15

2x

TE1000

Ue# 125X50X17X4.75A36 - 1:10

575 2250 575

63

63

63

63

3400

1ø15 1ø15

575 2250 575

1ø151ø15

4x

TE1001

Ue# 125X50X17X4.75A36 - 1:10


RO

DU

ZID

O P

OR

U

MA

V

ER

SÃ

O D

O A

UT

OD

ES

K P

AR

A E

ST

UD

AN

TE


PR

OD

UZ

ID

O P

OR

U

MA

V

ER

SÃ

O D

O A

UT

OD

ES

K P

AR

A E

ST

UD

AN

TE

S

Documents

PROJETO DE ESTRUTURA METÁLICA: TORRE PARA SALTA-Z