ESTRUTURAS METÁLICAS

            O termo “estrutura” se refere basicamente aos elementos resistentes de uma construção, máquina, automóvel, etc. Soriano e Lima afirmam em seu livro “Análise de Estruturas” que “as estruturas são sistemas físicos capazes de receber e transmitir esforços como em pontes, edifícios, torres, etc”. A análise de estruturas serve para avaliar, a partir de sistemas simplificados e dados experimentais, os resultados desses esforços (ações externas) nos deslocamentos, reações dos apoios e tensões, visando identificar possíveis erros de comportamento do material que as compõe ou da estrutura em si.

            Os esforços que atuam numa estrutura podem ser resumidos em três tipos:

  1. Forças: as forças que atuam em geral, podem ser do tipo permanente, aquelas que atuam constantemente sobre a estrutura, por exemplo: peso próprio, ou ainda forças acidentais aquelas que atuam ocasionalmente, por exemplo: o peso de um carro ou mais sobre uma ponte. Vale ressaltar a força do vento que tem bastante relevância nos cálculos de estruturas como galpões para cálculo destas forças o leitor pode buscar fontes como a norma NBR-6123.

  2. Variações de temperatura: o aumento da temperatura ocasiona expansão em sólidos. Em pilares e vigas, por exemplo, ocorre alongamento do comprimento. Já quando ocorre diminuição da temperatura, o efeito é contrário: há diminuição de volume, causando encurtamento longitudinal. As variações de tamanho, quando não previstas nos projetos, podem ocasionar sobre tensões e deformações levando ao colapso da estrutura.

  3. Deslocamentos de apoios: quando os apoios das estruturas sofrem algum tipo de deslocamento, como acontecem em tremores de terra, produz-se esforços na estrutura provenientes destes deslocamentos.

            Todo e qualquer esforço que poderá solicitar uma estrutura ao longo de sua vida útil deve ser considerado ao realizar seu projeto, visando adequá-la para suportar essas ações de maneira segura. 

            As estruturas e todas os conceitos que as definem são vistos em diferentes áreas, especialmente nas engenharias civil e mecânica, destacando-se as estruturas metálicas e os galpões industriais. A Metal Cruzado é um escritório de engenharia atua na área de engenharia civil e mecânica, realizando, cálculos de estruturas metálicas em geral conforme a necessidade do cliente.

Normas técnicas

            Existem normas que regem o projeto e a execução de estruturas em geral. Por exemplo: a NBR 8681:2002 “fixa os requisitos exigíveis na verificação de segurança das estruturas usuais da construção civil e estabelece as definições e os critérios de quantificação de ações e das resistências a serem consideradas no projeto das estruturas de edificações, quaisquer que sejam sua classe e destino, salvo os casos previstos em Normas Brasileiras específicas”, a NBR 6120:1980 “fixa as condições exigíveis para determinação dos valores das cargas que devem ser consideradas no projeto de estrutura de edificações, qualquer que seja sua classe e destino, salvo os casos previstos em normas especiais” e a NBR 6123:1988 “fixa as condições exigíveis na consideração das forças devidas à ação estática e dinâmica do vento, para efeitos de cálculo de edificações”.

            No caso de estruturas de concreto, pode-se citar: NBR 6118:2014 (exige requisitos básicos para o projeto de estruturas de concreto simples, armado e protendido, exceto as que empregam concreto leve, pesado ou outros especiais) e a NBR 9062:2001 (exige condições no projeto, execução e controle de estruturas pré-moldadas de concreto armado ou protendido, exceto concreto leve ou outros especiais).

            Já para estruturas metálicas, tem-se a NBR 8800:2008 que “estabelece os requisitos básicos que devem ser obedecidos no projeto à temperatura ambiente de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edificações” e a NBR 14762:2010 “estabelece os requisitos básicos que devem ser obedecidos no dimensionamento, à temperatura ambiente, de perfis estruturais de aço formados a frio”.

           

Estruturas metálicas

 

           Estrutura metálica é um elemento estrutural constituído de material metálico (geralmente aço) e é amplamente utilizada na construção civil com o objetivo de aumentar a produtividade e a rapidez da obra.

            Algumas das vantagens desse tipo de estrutura são:

  • O fato de o aço ser um material com grande elasticidade permite que sejam construídas estruturas metálicas esbeltas, que ocupam menos espaço e projetem menos esforços sobre as fundações, podendo resultar em economia na construção;

  • Comparado com estruturas de concreto, os perfis metálicos têm suas seções mais precisas e padronizadas, uma vez que são produzidos em indústrias;

  • As estruturas metálicas permitem que as partes que as compõe sejam previamente fabricadas e apenas montadas no canteiro de obras, fazendo com que haja agilidade no processo de construção;

            Esse tipo de estrutura exige cálculos estruturais precisos e realizados por profissionais capacitados, uma vez que erros podem resultar em instabilidade e causar danos à estrutura e até às pessoas envolvidas na obra ou que futuramente usufruirão da construção.

            As estruturas metálicas são usadas para execução de vigas, pilares, treliças, pórticos, etc. e suas aplicações práticas podem ser vistas em galpões industriais, edifícios de múltiplos andares, coberturas, reservatórios, etc.  

 

Definições Gerais – Elementos estruturais

 

            Segundo Pfeil (2016, p. 25), os principais elementos estruturais metálicos são divididos em dois tipos:

  • Hastes ou barras: elementos lineares alongados;

  • Placas ou chapas: elementos bidimensionais.

            As hastes que são o foco principal deste artigo, compreendem os elementos cujas dimensões transversais são pequenas comparadas às longitudinais e podem ser de quatro tipos que diferem entre si de acordo com a solicitação que sofrem:

    a - Tirante, cuja solicitação predominante é tração axial;

    b - Colunas ou escoras, cuja solicitação predominante é compressão axial;

   c - Vigas, cuja solicitação predominante são cargas transversais que resultam em momentos fletores e esforços cortantes;

   d - Eixos: cuja solicitação predominante é torção.           

            Os esforços que atuam nesses elementos podem ser de forma combinada. O autor cita o exemplo de vigas, nas quais “as solicitações de flexão e cisalhamento são muitas vezes combinadas com solicitações de torção”. As vigas podem ser de alma cheia ou treliçadas.

            Uma viga de “alma” cheia é caracterizada por uma área de seção transversal vertical continua e sem vazios. Já para uma viga treliçada existir deve haver segmentos de hastes ligados entre si por um ponto que são denominados “nós” assim formando uma geometria estável. As treliças são usadas em estruturas metálicas, principalmente na cobertura de edificações industriais, contraventamentos de edifícios e pontes e são compostas por elementos com nomenclatura específica. 

 

 

             Em edifícios, os banzos superiores são, em geral, inclinados. Já em contraventamentos, os banzos são paralelos. Existem diferentes perfis para se construir uma viga ou um banzo, sendo que o mais usual é o perfil I e o perfil C, uma vez que é mais adequado para o trabalho de flexão por possuir maior inércia no plano de flexão, ou seja, “com áreas mais afastadas do eixo neutro” (PFEIL, 2016).

            Ambos os tipos de vigas são dimensionados conforme a NBR 8800, sendo necessários conhecimentos específicos e cálculos precisos. A Metal Cruzado é uma empresa de projetos de estruturas metálicas possuímos uma equipe amplamente capacitada. Também realizamos e terceirizamos projetos de estruturas para galpões industriais e coberturas, seguindo todas as normas vigentes.