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PROJETO DE UMA PASSARELA DE ESTRUTURA METÁLICA EM CAÇADOR-SC
Felipe Augusto Kemp
1
Luiz Fernando Gardini
2
RESUMO
Diversos métodos de transposição de objetos e cursos d’água foram adaptados
durante o tempo, as pontes e passarelas foram as que sofreram as melhorias mais
drásticas. Além do desenvolvimento de novos métodos de distribuir as cargas, foram
descobertos novos materiais (como as estruturas de aço) para comporem as
estruturas de fixação, recepção e transmissão dos esforços solicitantes. Toda essa
adaptação se faz presente hoje nos projetos de novas pontes e passarelas, inclusive
a passarela pressuposto deste trabalho. Este artigo se trata de um projeto no
município de Caçador, Santa Catarina, onde os moradores dos bairros Santa
Catarina, Krüger e DER, tendo em vista sua dificuldade de transpor o Rio do Peixe,
manifestaram seu interesse na proposta de uma nova passarela localizada próximo
ao Parque Central José Rossi Adami, fornecendo assim uma nova trajetória para os
pedestres (especialmente cadeirantes) e encurtando consideravelmente a distância
de seus percursos.
Palavras-Chave: Passarela; dimensionamento; estrutura metálica; Caçador.
ABSTRACT
Several implementation methods of objects and waterways transposing have been
adapted over time, the bridges and footbridges were the ones that suffered the most
drastic improvements. Besides the development of new loads distributing methods,
new materials also have been discovered (such as steel structures) to compose the
fixing structure, internal reception and transmission forces. All this adaptation is
present today in the projects of new bridges and walkways, including the walkway
assumption of this work. This article is about a project in the city of Caçador, Santa
Catarina, where residents of the neighborhoods Santa Catarina, Krüger and DER,
given its difficulty to cross the Rio do Peixe, expressed interest in the proposal of a
new walkway located next the Central Park José Rossi Adami, thus providing a new
1 Acadêmico do Curso de Engenharia Civil da Universidade Alto Vale do Rio do Peixe.
2 Professor Orientador. Graduado em Engenharia de Produção Mecânica pela Universidade do Oeste
de Santa Catarina, Pós-Graduado em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Universidade do
Oeste de Santa Catarina e docente do Curso de Engenharia Civil pela Universidade Alto Vale do Rio
do Peixe.
path for pedestrians (especially wheelchair users) and considerably shortening the
distance of their routes.
Keywords: Footbridge; scaling; metallic structure; Caçador.
INTRODUÇÃO
Diante das dificuldades enfrentadas por moradores dos bairros Santa
Catarina, Krüger e DER em atravessar o Rio do Peixe, na cidade de Caçador-SC, foi
solicitado à Prefeitura Municipal de Caçador (PMC) que projetasse uma travessia
para pedestres, facilitando o acesso ao Parque Central José Rossi Adami, bem como
ao bairro Centro. Apesar da PMC ter realizado um estudo para implantação desta
travessia em 2009, ela não foi executada por escassez de verba, segundo
funcionários do Instituto de Pesquisa e Planejamento Urbano de Caçador (IPPUC).
Através deste trabalho, vamos propor uma segunda alternativa à PMC, buscando
solucionar este problema de mobilidade com soluções mais economicamente
eficientes. Como finalidade deste trabalho, iremos detalhar as características que
fazem do aço um dos melhores materiais para realização de uma passarela, bem
como dimensionar uma passarela a ser localizada numa cidade do oeste catarinense.
Portanto, o objetivo geral deste artigo é realizar o projeto de
implementação de uma passarela em estrutura metálica na cidade de Caçador-SC, a
fim de promover maior facilidade de locomoção de pedestres (especialmente PNEs)
dos bairros Santa Catarina, Krüger e DER para o bairro Centro e Parque Central José
Rossi Adami.
Logo, os objetivos específicos são:
a) Definir o tipo de aço à ser utilizado, verificando suas propriedades e
como poderá ser aplicado;
b) Definir a metodologia de cálculo e as normas à serem utilizada na
passarela;
c) Dimensionar uma passarela em estrutura metálica.
Figura 1 – Sistema estrutural de vigas
Fonte: Fialho (1998)
O autor explica que o sistema de vigas é o mais eficiente e barato para
pequenos vãos (10 a 25 metros), tendo baixo custo de fabricação, pintura e
manutenção, além de serem de fácil montagem, demandando utilização de
equipamentos leves e pouca interferência no tráfego local.
ASTM-A
Dentre os aços estruturais existentes atualmente, o mais utilizado e
conhecido é o ASTM-A36, que é classificado como um aço carbono de média
resistência mecânica (CBCA, 2014).
Apresentando uma boa soldabilidade, o aço A36 possui pequenas
quantidades de carbono. Sendo composto principalmente (99%) de ferro, sua
resistência e usinabilidade são baixas. Possui uma superfície rugosa, sua resistência
em relação a tração se encontra entre 58.000 psi e 79.800 psi, trabalhando com um
máximo de elasticidade de 36.000 psi, sendo recomendado pela norma não
ultrapassar um alongamento de 20% de sua seção (TRIMETAIS, 2015).
O projeto a ser desenvolvido, será dimensionado utilizando-se o aço-
carbono ASTM-A36, por ser mais comum e melhor adaptável no projeto em que será
aplicado.
METODOLOGIA E MATERIAL
A logística de mobilidade até hoje é um fator preocupante dentro da
estrutura organizacional de uma cidade, pois representa os meios de locomoção de
pessoas e tráfego na mesma. Podem existir diversos obstáculos à serem
atravessados quando se deseja partir de um ponto A para um ponto B, e este fator
se majora quando o obstáculo à ser atravessado é um rio cruzando a cidade. Existem,
atualmente, duas travessias próximas ao objeto de projeto deste trabalho, que são
utilizadas para travessia do Rio do Peixe atualmente.
São elas as pontes da rodoviária e ponte do trabalhador, como podem ser
observadas, respectivamente, nas figuras 8 e 9:
Figura 2 – Ponte da rodoviária
Fonte: O próprio autor (2017)
Figura 3 – Ponte do trabalhador
Fonte: O próprio autor (2017)
As dificuldades a serem solucionadas neste artigo refletem-se
principalmente em dois pontos:
barras, usados em estruturas fixas.
h) NBR 7188 (ABNT, 1984) – Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de
pedestre.
A metodologia de cálculo a ser utilizada foi adaptada de Neto (2008), de
acordo com a NBR 8800 (ABNT, 1986).
APRESENTAÇÃO, ANÁLISE DOS DADOS E RESULTADOS RESULTADOS E DISCUSSÃO
CÁLCULO DA LARGURA DA PASSARELA
Dimensionaremos a largura da passarela através da fórmula:
𝑄
𝑑×𝑣
Onde:
B = Largura do tabuleiro em metros;
Q = Número de pedestres atravessando a passarela por hora (estipulado
em 300);
d = Densidade demográfica (71,89 hab/m², segundo IBGE 2010)
v = Velocidade (normal = 1,0m/s, em horários de maior movimento =
1,5m/s).
Desta forma:
300
71 , 89 × 1 , 5
𝐵 ≅ 3 , 00 m
Figura 5 – Dimensões da passarela
Fonte: O próprio autor (2017)
DEFINIÇÃO DAS CARGAS
Assim como todas as estruturas de concreto armado, as de estruturas
metálicas também possuem critérios para a definição de suas cargas, que podem ser
divididas em dois grandes grupos: Cargas permanentes; e cargas variáveis.
O peso próprio consiste nos valores de carga que são transmitidos do
próprio peso da estrutura para a estrutura em si, através da ação da gravidade. Ela
pode variar de acordo com o tamanho da estrutura, material utilizado e altitude da
localização.
Para cálculo do peso próprio dos materiais que compõem a passarela,
precisamos dos pesos específicos de cada material. Vamos utilizar para vidro 26
kN/m³, e para aço, conforme visto anteriormente, 78,5 kN/m³, de acordo com a NBR
6120/80 (ABNT, 1980).
As cargas totais sobre a viga que vamos dimensionar serão:
Onde:
𝐺 = Carga permanente total;
𝑄 = Carga acidental total;
𝐶𝑉 = Carga de vento total;
(25)
𝐿
Como a laje será bi-apoiada lateralmente sobre as duas vigas, seu peso
próprio será posteriormente dividido por dois.
𝐿
42 , 39
2
𝐿
E por fim, para transformarmos numa carga distribuída sobre cada viga,
dividiremos pelo comprimento da viga:
𝐿
21 , 19
24
𝐿
PESO DOS VIDROS
O peso dos vidros sobre cada viga será calculado de forma que:
𝑉
𝐿
× 𝑉
𝐶
× 𝑉
𝐻
× 𝑉
𝑃
Onde:
𝐿
= Largura do vidro;
𝐶
= Comprimento do vidro;
𝐻
= Altura do vidro;
𝑃
= Peso específico do vidro (2500 kN/m³).
Portanto:
𝑉
= 0 , 01 × 1 , 5 × 24 × 26
𝑉
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
Novamente, dividimos a carga encontrada pelo comprimento da viga, para
transformarmos em uma carga distribuída:
𝑉
9 , 36
24
𝑉
PESO DOS PILARES E COBERTURA
Para cálculo do peso da cobertura, vamos adaptar um conceito de NETO
(2007, pg. 10), admitindo 0,15 kN/m² para coberturas de estruturas leves,
resultando em aproximadamente 8,4 kN o peso total da cobertura, e 2,1 kN de carga
concentrada sobre cada um dos quatro pilares.
Já para os pilares, vamos admitir um perfil qualquer, e calcular o peso
próprio deste, alterando novamente posteriormente caso haja necessidade.
O pilar adotado para efeito de cálculo é um perfil soldado A36 da Açominas,
com dimensões informadas na imagem à segur:
Figura 6 – Perfil admitido para o pilar
Fonte: O próprio autor (2017)
Seu peso total será o peso próprio, mais o peso da cobertura:
𝑃
𝐴
× 𝑃𝐼
𝐻
× 𝑃𝐼
𝑃𝐸
𝐶
(25)
(25)
(25)
Fonte: Neto (2008)
Seu peso próprio por metro será:
𝐼
𝐴
× 𝐼
𝑃
Onde:
𝐴
= Área do perfils;
𝑃
= Peso específico do perfil (78,50 kN/m³);
Portanto:
𝐼
= 0 , 0515 × 78 , 50
𝐼
Desta forma, teremos que a carga permanente linear total sobre cada viga
será:
CARGAS VARIÁVEIS
Cargas de pedestres
De acordo com a NBR 7188/82, para passarelas devemos considerar 5
kN/m² a carga móvel de pedestres.
Para transformar esta carga em unidade linear, vamos multiplica-la pela
área da laje (onde a carga de pedestres será aplicada):
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
𝑃
𝐿
× 𝑇
𝐶
× 5 𝑘𝑁/𝑚²
Onde:
𝐿
= Largura do tabuleiro;
𝐶
= Comprimento livre do tabuleiro (entre pilares);
Portanto:
𝑃
= 3 × 24 × 5
𝑃
Dividimos a carga por dois, visto que a laje será apoiada em duas vigas
uniformes:
𝑃
Por fim, dividimos pelo comprimento útil da viga, para obtermos uma carga
distribuída:
𝑃
180
24
𝑃
Como esta será a única carga acidental atuante, temos que:
Vento
Todo o cálculo de vento está de acordo com a NBR 6123/88 (ABNT), as
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
𝑘
𝑞 = 0 , 613 × ( 34 , 056 )²
𝑞 = 710 , 96 N/m²
𝑃
= (− 1 , 0 ) × (− 0 , 2 ) × 710 , 96
𝑃
𝑃
Como o valor obtido acima refere-se à uma rajada de vento em qualquer
face da passarela, vamos considerar o pior caso sendo o vento atingindo a cobertura
no sentido vertical, e dividimos seu valor pelo comprimento útil da passarela para
obter uma carga linear:
𝑃
14 , 3
24
Desta forma, temos que:
Temos então que o peso total sobre cada viga será:
DIMENSIONAMENTO
Conforme citado no item 2.2.1, o dimensionamento terá como base as
fórmulas adaptadas de NETO (2008), de acordo com a NBR 8800 (ABNT, 1986).
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
(25)
Vigas
Tipo de seção na flambagem lateral
Testamos a equação para duas situações para descobrir se a mesa é
compacta ou não compacta:
𝑏
𝑡 𝑓
27 , 5
3 , 15
54
√ 𝐹 𝑦
Como 8,73 é menor que 10,8 admitimos a mesa como sendo compacta.
Verificação do apoio lateral
Para considerarmos que a viga será apoiada lateralmente, ela precisa, ela
precisa atender à duas condições conforme citadas 2.2.1.7.2.
63 × 25
√ 25
14060
(
𝑑
𝐴 𝑓
)× √ 𝐹𝑦
Como nenhuma os dois valores foram maiores que Lb (2400cm),
consideramos a viga sem apoio lateral completo.
Cálculo da tensão admissível à flexão
Visto que a estrutura é compacta sem apoio lateral, sua tensão admissível
dependerá do resultado do comprimento do apoio lateral sobre o raio de giração:
𝑡
𝐼 𝑦
2 ×(𝐴 𝑓
+(
𝐴 𝑤
6
))
87400
2 ×( 173 , 25 +(
168 , 58
6
))
(25)
Por fim, multiplicamos o maior valor de Fb permitido pelo valor de Wx
obtido diretamente da tabela do fornecedor:
𝑥
𝑀 𝑥
𝑊 𝑥
𝑥
× 𝑄 × 𝑄
𝑒
𝑥
= 6 , 41 × 17720
𝑥
𝑥
× 𝑊
𝑥
Para transformar em carga distribuída (𝑝), utilizamos a equação:
𝑥
𝑝×𝐿²
8
𝑀 𝑥
× 8
𝐿²
113591 × 8
2400 ²
= 0 , 1578 kN/cm ou 15 , 78 kN/
m
Como 𝑃𝑇 < 𝑝 ( 12 , 967 < 15 , 78 ), o perfil utilizado suporta a demanda de
carga sofrida, e pode ser utilizado. Apesar do valor estar próximo da máxima carga
por metro possível, vale lembrar que dentro das fórmulas de dimensionamento já
foram realizadas convenções para maximizar o fator de segurança, especialmente a
de que todos os cenários foram considerados com o pior caso.
CONCLUSÃO
O projeto de uma passarela, mesmo que de pequeno porte, tem
consequências muito impactantes em sua sociedade, pois diminui o fluxo de
pedestres nas demais alternativas, além de fornecer um trajeto mais rápido para o
cidadão que realiza seus percursos caminhando. Com o desenvolvimento deste
projeto, pudemos concluir que existe uma demanda de novas alternativas de rotas
para os moradores dos bairros Krüger, Santa Catarina e DER, para que possam
atravessar o Rio do Peixe de forma segura e em um menor percurso, já que suas
únicas travessias se encontram a uma distância superior a 1 km.
Dentre outras considerações, o crescimento populacional do globo nos
indica diversos fatores nos quais precisamos estar preparados para evitar um caos
(25)
(25)
(25)
(25)
nas logísticas de transporte, e um deles é ordenar o tráfego (neste caso, de
pedestres) de forma a garantir um fluxo ininterrupto, seguro e acessível, para as
crescentes quantidades de demanda. Esse fluxo, embora muitas vezes desconhecido
pelo projetista, altera constantemente a necessidade de novas passarelas, para isso
é necessário um monitoramento das travessias atuais. O engenheiro civil, como
também é cidadão, precisa estar atento à essas necessidades para contribuir com o
crescimento e organização de sua sociedade.
O dimensionamento de uma passarela de estrutura metálica, bem como
qualquer estrutura de concreto armado, precisa estar precisamente dimensionada
e com a adoção de diversos fatores de segurança para evitar catástrofes. Além disso,
por vezes são necessárias adaptações não previstas, como foi o uso de um perfil
soldado ao invés de um laminado para suportar os esforços solicitantes nas vigas.
Fica à critério do engenheiro qual a solução mais viável à se utilizar, tendo em vista
principalmente o funcionamento estrutural da edificação e seu bom aspecto
arquitetônico.
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 7188: Carga móvel em ponte
rodoviária e passarela de pedestre. Rio de Janeiro, 1984.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8800: Projeto de estruturas
de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro, 2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9763: Aços para perfis
laminados, chapas grossas e barras, usados em estruturas fixas. Rio de Janeiro,
CBCA. Aços estruturais. Disponível em: <http://www.cbca-
acobrasil.org.br/site/construcao-em-aco-acos-estruturais.php>. Acesso em: 08 nov.
