FACULDADE UNINASSAU DE CARUARU
ENGENHARIA CIVIL
HABIGAIL KARINE PEREIRA MARCELINO
ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO
RELATÓRIO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS DURANTE O ESTÁGIO
SUPERVISIONADO II DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
CARUARU
2019.2
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Guias e Dicas
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Encontrar documentos
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Pesquisar documentos Store
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Videoaulas
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Quiz
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Pergunte à comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Ranking universidades
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Os eBooks que salvam estudantes!
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Análise Comparativa de Sistemas Estruturais: Concreto, Aço e Misto, Manuais, Projetos, Pesquisas de Estruturas Metálicas e Construção Mista
O objetivo geral deste trabalho é discorrer sobre o uso do sistema estrutural misto de aço e concreto nas edificações, com suas vantagens e desvantagens. Dentre eles, apresentar as características das estruturas mistas de aço e concreto e investigar as vantagens e desvantagens das estruturas mistas de aço e concreto em relação às estruturas metálicas e de concreto.
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
2020
1 / 19
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Documentos relacionados
Pré-visualização parcial do texto
Baixe Análise Comparativa de Sistemas Estruturais: Concreto, Aço e Misto e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Estruturas Metálicas e Construção Mista, somente na Docsity!
FACULDADE UNINASSAU DE CARUARU
ENGENHARIA CIVIL
HABIGAIL KARINE PEREIRA MARCELINO
ESTRUTURAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO
RELATÓRIO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS DURANTE O ESTÁGIO
SUPERVISIONADO II DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
CARUARU
FACULDADE UNINASSAU DE CARUARU
ENGENHARIA CIVIL
HABIGAIL KARINE PEREIRA MARCELINO
Relatório de estágio supervisionado apresentado à Faculdade Uninassau de Caruaru como um dos pré-requisitos para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: Profº. Drº Francisco Nilson da Silva
CARUARU
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por toda sabedoria e discernimento que me deu e têm me dado sempre em minha vida. Agradeço a minha família por todo apoio e bons conselhos, mesmo nos dias mais estressantes. Não posso deixar de agradecer ao meu professor por toda a ajuda, conselhos e paciência durante todo o tempo da escrita do relatório, sempre sendo muito prestativo. E por fim, agradeço a todos os meus professores pela sempre disposição em ajudar, aos colegas e amigos que estiveram comigo, sempre compartilhando conhecimento e ajudando uns aos outros.
LISTA DE FIGURAS
Figure 1 – Forças na interface entre aço e concreto: (a) Estrutura Híbrida – laje simplesmente apoiada sobre a viga de aço. (b) Estrutura Mista – laje e viga de aço ligadas mecanicamente por conectores. .. Figure 2 - Diagrama Momento/Rotação ................................................................................................ Figure 3 - Estrutura mista pertencente à CNM/Brasília ........................................................................ Figure 4 - Hotel Ibis Canoas – RS. ........................................................................................................ Figure 5 - Concórdia Corporate: o maior edifício de Minas Gerais. ..................................................... Figure 6 - Projeto Estrutural fachada, Concórdia Corporate. ................................................................
SUMÁRIO
- INTRODUÇÃO
- OBJETIVOS
- 2.1 Objetivo Geral
- 2.2 Objetivos Específicos
- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
- 3.1 Procedimento de execução de estruturas mistas
- 3.2 Ligações
- 3.3 Vantagens e desvantagens do sistema estrutural misto de aço e concreto
- 3.4 Exemplos de estruturas mistas de aço e concreto
- CONSIDERAÇÕES FINAIS
- REFERÊNCIAS
8
1. INTRODUÇÃO
Nas construções em geral, o sistema estrutural é feito de concreto, aço ou misto (aço e concreto). Com a evolução das construções, diversos tipos de sistemas estruturais foram surgindo com o objetivo de aproveitar ao máximo as vantagens de cada material. Dentre esses sistemas, as estruturas aço-concreto tem ganhado destaque e vem sendo utilizadas intensamente devido a dois fatores principais: rapidez na construção e redução considerável do peso próprio das edificações. No Brasil, o sistema misto tem ganhado bastante espaço. As vigas mistas, por exemplo, foram previstas desde 1986, quando a primeira edição da NBR 8800 (ABNT, 2008) foi lançada (VASCONCELLOS, 2006). As estruturas de concreto são formadas por elementos lineares e de placa, sendo armadas com armaduras passivas (concreto armado) ou armaduras ativas (concreto protendido). E as estruturas de aço são formadas por perfis metálicos industrializados. Já as estruturas mistas de aço-concreto, sendo o aço laminado, soldado ou formado a frio e o concreto geralmente armado, trabalham em conjunto resultando em um sistema misto que forma lajes, pilares e vigas. Estruturas mistas são normalmente utilizadas na construção de edifícios e pontes, como observado em FONSECA (2015). Ainda de acordo com FONSECA (2015), além da alta rapidez na construção e redução do seu peso próprio, as estruturas mistas tem como vantagens em relação ao concreto:
Baixo custo; Proteção contra corrosão e incêndio. E em relação ao aço, as seguintes vantagens: Redução ou eliminação total de fôrmas e escoramentos; Redução do tamanho das vigas e pilares; Aumento da precisão dimensional; Aumento da resistência, podendo-se aumentar até 90% a resistência, de acordo com a NBR 8800 (ABNT, 2008). Sabendo que, cada sistema estrutural apresenta vantagens e desvantagens, cabe ao projetista investigar qual sistema é mais adequado a obra, em relação a segurança e viabilidade econômica. Nesse contexto, este trabalho apresenta o sistema estrutural misto de aço e concreto e uma comparação com os sistemas de concreto e aço.
10
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Denominam-se estruturas mistas como um perfil de aço que trabalha em conjunto com o concreto, formando um pilar misto, uma viga mista, uma laje mista ou uma ligação mista (QUEIROZ; PIMENTA; MARTINS, 2010). Esta ligação pode ser por meios mecânicos, por atrito, e em alguns casos, por simples aderência e repartição de cargas. Segundo a NBR 8800 (ABNT, 2008), item 1.2, as estruturas mistas de aço e concreto trabalham em conjunto. Apesar de alguns autores definirem estruturas mistas e híbridas com o mesmo conceito, existem fatores que as tornam consideravelmente diferentes. As estruturas de concreto híbridas são formadas por duas peças estruturais pelo qual ficam simplesmente apoiadas, que apesar da flexão ser a mesma, o escorregamento e deformação são independentes, como ilustrado na (Figura 1 - a). Ou seja, a peça de concreto é tracionada e comprimida, assim como a peça de aço também. Já as estruturas mistas são ligadas mecanicamente por conectores de cisalhamento (pinos metálicos) na interface. Esses conectores possibilitam a solidariedade total da estrutura mista, e a partir daí, a estrutura resiste juntamente às tensões de cisalhamento, impedindo o escorregamento e deslocamento entre os materiais (Figura - b), possibilitando o comportamento conjunto (OLIVEIRA, 2018).
Figure 1 – Forças na interface entre aço e concreto: (a) Estrutura Híbrida – laje simplesmente apoiada sobre a viga de aço. (b) Estrutura Mista – laje e viga de aço ligadas mecanicamente por conectores.
Fonte: Oliveira (2018).
11
3.1 Procedimento de execução de estruturas mistas
Como dito anteriormente, as estruturas mistas trabalham em conjunto para resistir aos esforços solicitantes da edificação. Com isso, aproveita-se a melhor característica de cada material para dar o melhor desempenho à estrutura. Há diversas maneiras de fazer o perfil de aço trabalhar junto com o concreto armado ou simples. Para isso, deve-se fazer com que os dois materiais resistam uniformemente as solicitações, através de ligações, como um único elemento. Estas ligações entre aço e concreto podem ser rígidas, semirrígidas e flexíveis, geralmente são realizadas com o uso de conectores de cisalhamento (RODRIGUES; PEIXOTO, 2016). Ainda segundo RODRIGUES e PEIXOTO (2016), fazer o concreto e aço trabalharem juntos, é de grande vantagem devido à possibilidade de atingir grandes vãos de vigas. Pode-se também diminuir o dimensionamento dos elementos, garantindo sustentabilidade econômica à edificação. Porém, um dos aspectos que pode ser bastante vantajoso, é a grande diminuição do tempo de execução, pois o processo consegue ser realizado com rapidez, trazendo facilidades. O uso de elementos estruturais mistos podem ainda trazer vantagem no processo construtivo quanto o descarte de fôrmas e escoramentos. Pois com o avanço da tecnologia, é possível produzir aço e concreto de alta resistência e a criação de equipamentos que podem facilitar o seu manuseio. A precisão dimensional dos elementos é bem maior. Como citado anteriormente, as ligações podem ser do tipo rígida, semi-rígida e flexível. Devido o comportamento mecânico das ligações influenciarem a distribuição dos esforços e deslocamentos das estruturas, é essencial verificar a rigidez e rotação das ligações, segundo o autor.
13
Utilizando alguns aspectos, RODRIGUES (2017) observou as vantagens e desvantagens de cada material quanto a alguns aspectos:
Quadro 1 - Análise comparativa entre estrutura metálica e de concreto armado. Aspectos Estrutura metálica em aço Estrutura em concreto armado Resistência Maior resistência em relação aoconcreto^ Menor resistência em relação aoaço. Peso Menor peso da estrutura^ Estrutura mais pesada Mão de obra Não possui tanta mão de obraqualificada.
Mais qualificada para os métodos construtivos tradicionais como concreto armado e alvenaria. Custo por m²
Mais cara em relação à estrutura superior e mais barata em relação às fundações.
Mais barata em relação à estrutura superior e mais cara em relação às fundações. Capacidade de cobrir grandes áreas
Capacidade de suportar maiores vãos. Precisa de vigas, não suportandograndes vãos.
Perfis estruturais
Estruturas metálicas são bem elaboradas arquitetonicamente traduzem aspectos de arrojo e modernidade, perfis estruturais mais esbeltos e, consequentemente, maior área útil, esse método construtivo foi tornando-se usual.
Perfil tradicional tem uso predominante no Brasil.
Pilares
As colunas de aço ocupam um menor espaço em relação à estrutura de concreto e gasta menor quantidade de pilares necessários que em edifícios comerciais proporcionam garagens mais amplas.
As colunas de concreto ocupam um maior espaço em relação à estrutura de aço e gasta maior quantidade de pilares em edifícios comerciais proporcionam garagens restritas. Relação altura/ vão
h = vão/ Redução de 0,4m na distância entre pisos em relação ao concreto armado.
h = vão/
Prazos de Construção
Reduções nos prazos de 35% nos edifícios comerciais e 25% nos edifícios habitacionais em relação ao concreto.
Fonte: Rodrigues (2017).
O aço possui maior índice de resistência nas estruturas (Quadro 1), que é a razão entre resistência e peso específico. Dessa forma, isso faz com que o aço tenha seções transversais mais esbeltas. Nos pilares, há um aumento do peso devido a algumas partes de concreto, mas quando se fala de pilares, o peso pode reduzir cerca de 30%. Vale ressaltar que o aço ainda apresenta elevada ductilidade, com deformação a ruptura entre 15% e 40% (OLIVEIRA, 2018).
14
Ainda segundo OLIVEIRA (2018), nos elementos mistos o aço é utilizado para perfis metálicos, nas armaduras e nos conectores de cisalhamento. Já o concreto é utilizado para revestir e preencher os perfis metálicos, promovendo a estrutura, rigidez e proteção do aço. Lembrando que, os elementos mistos são projetados para que o aço possa ser tracionado e o concreto resistir a toda compressão da estrutura, conforme a Figura 1 (b).
3.4 Exemplos de estruturas mistas de aço e concreto
A seguir, são apresentadas algumas construções em estruturas mistas. Os edifícios mencionados abaixo estão localizados no Brasil e são exemplos de estruturas mistas de aço e concreto. A sede da Confederação Nacional dos Municípios (CNM), inaugurada em Brasília em 2016, foi construída com um sistema misto de aço e concreto (Figura 2). A edificação é constituída por concreto armado nos subsolos e aço nos andares superiores. Segundo o engenheiro Jairo Fruchtengarten, em entrevista a CBCA, a opção pela estrutura metálica nos pisos superiores se deu pela modulação da estrutura e pelos grandes vãos (CBCA, 2018).
Figure 3 - Estrutura mista pertencente à CNM/Brasília
Fonte: CBCA (2017).
O hotel Ibis situado em Canoas – RS, concluído em 2012, foi construído com pilares de aço parcialmente revestidos, vigas mistas e lajes Steel Deck (Figura 3). O sistema misto garantiu agilidade na construção, pois foi concluída em 67 dias, dispensando o uso de fôrmas e escoramentos, e dessa forma diminuiu o custo total do hotel (OLIVEIRA, 2018).
16
Figure 6 - Projeto Estrutural fachada, Concórdia Corporate.
Fonte: CBCA (2018).
17
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base no que foi mencionado no item 1, a estrutura mista possui pontos vantajosos e desvantajosos quanto ao seu uso. Porém, este tipo de sistema possibilita ao usuário adentrar- se sob as características de cada material, e decidir o que pode ser usado de mais vantajoso daquele tipo de material. Viu-se que, usando o aço no sistema, é possível reduzir o dimensionamento de uma peça estrutural. Como também, usar concreto pode ser mais viável economicamente. Pode-se dizer, portanto, que os objetivos foram alcançados, pois foram mostradas características das estruturas mistas de aço e concreto e seus tipos de ligações. As estruturas mistas se mostraram interessantes, juntando virtudes e compensando deficiências de cada material.
19
MARCON, E; CHAMBERLAIN, Z; PRAVIA. Cálculo de Ligações em Estrutura Metálica. ABCEM, UPF, 2012.
CARINI, M. Estruturas Mistas de Aço e Concreto: Projeto de Edifício Comercial. Trabalho de conclusão do curso de Engenharia Civil, UFRS, Porto Alegre/RS, 2014.