B.1.2- Engenharia Civil
Análise comparativa do consumo de aço entre terças convencionais e treliças espaciais
tubulares para coberturas.
Izaac S. Dias1, Euler de O. Guerra2.
1. Estudante do curso de Engenharia Civil da PUC Minas
2. Professor Orientador do curso de Engenharia Civil da PUC Minas, Belo Horizonte, MG;*[email protected].
Palavras Chave: estruturas de aço, terças formadas a frio, treliças espaciais tubulares.
Introdução
Nas coberturas de edifícios industriais é comum a
utilização de um sistema de terças com perfis em forma de
U ou Z de aço, formados a frio, vãos máximos de 12m,
que se apoiam em vigas transversais e servem de fixação
para as telhas. O espaçamento entre terças situa-se em
torno de dois metros, respeitando-se as limitações de
tensão e deformação da telha. Recentemente criou-se um
sistema de terças contínuas, altamente econômico, onde a
continuidade das terças sobre os apoios é garantida por
um sistema de luvas. Essas luvas têm a seção transversal
com a mesma forma do perfil da terça e a ligação entre as
partes é parafusada. Outro sistema econômico para as
terças utiliza treliças espaciais tubulares, que admitem
vãos bem maiores que o sistema convencional, variando
de 20 a 40m. A treliça espacial é composta por pirâmides
invertidas, com duas cordas superiores e uma corda
inferior. O espaçamento entre as duas cordas superiores
situa-se próximo a dois metros e as telhas são fixadas
nessas cordas. Tal sistema apresenta como vantagens a
estabilidade lateral do conjunto, o que propicia eliminação
das linhas de corrente (sistema de contenção lateral) e,
consequentemente, uma maior facilidade de montagem no
canteiro por serem autoportantes. Como elementos
isolados, são mais estáveis que as terças convencionais.
O objetivo é analisar o consumo de aço médio por metro
quadrado em coberturas metálicas, comparando-se um
sistema convencional de terças e o sistema de treliça
tubular espacial. Para proceder às análises definiu-se uma
cobertura de galpão com dimensões em planta de 24m por
48m. Adotou-se carga de vento e uma sobrecarga comum
às duas estruturas. Para as colunas e vigas dos pórticos
utilizaram-se perfis em forma de I laminados.
Resultados e Discussão
O consumo de terças convencionais feitas com perfis de
chapa dobradas totalizou 4325 kg e o consumo de terças
feitas com treliça espacial totalizou 12175 kg. O consumo
de aço total da estrutura convencional foi de 21926 kg
enquanto na estrutura com terça espacial o consumo foi de
21840 kg. Se a análise for restrita apenas ao consumo de
aço das terças, a solução convencional apresenta-se
extremamente vantajosa, porém a viabilidade econômica
de uma solução estrutural não deve se ater apenas ao
consumo de um dos componentes da estrutura e sim ao
consumo total. O consumo total das duas soluções
estruturais analisadas é praticamente idêntico, com uma
diferença de 0,4%. Quando se introduz na análise os
custos de aquisição dos componentes de aço das
estruturas, observa-se que a solução com terça espacial é
25% mais onerosa. Outro destaque na análise comparativa
é o fato de que na solução convencional utilizaram-se
cinco pórticos espaçados a cada 12m, determinados pelo
vão máximo a ser vencido pela terça convencional. Como
consequência são necessárias dez fundações para os
pilares correspondentes. Na solução com treliça espacial
utilizaram-se três pórticos espaçados a cada 24m em
função do vão máximo a ser vencido pela terça espacial,
gerando apenas seis fundações. Na análise do custo total
do empreendimento a avaliação dos custos das fundações
é relevante. A figura 1 mostra uma visão global das duas
soluções.
Figura 1. Treliça espacial e terça convencional.
Conclusões
Os resultados alcançados mostram que a análise
comparativa de custos de soluções estruturais diferentes
somente pode ser conclusiva quando se considera todos
os componentes envolvidos. No caso em análise, foram
comparados os custos dos componentes da estrutura e
das fundações. Baseando-se no consumo de aço, a
solução com treliça espacial é 12,7% maior.
Considerando-se o custo dos materiais, a solução com
treliça espacial é 24,9% maior que a solução convencional.
Conclui-se que a solução convencional é economicamente
mais atrativa tanto em relação ao consumo de aço quanto
ao custo total. A principal causa dessa desvantagem dos
tubos sem costura está no seu elevado custo de
fabricação quando comparado ao custo dos perfis
laminados ou formados a frio.
Agradecimentos
Ao MEC/SESu através do Programa de Educação Tutorial
e a Vallourec Tubos do Brasil S.A.
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Referências Bibliográficas:
- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT, NBR
16239 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e
concreto de edificações com perfis tubulares. Rio de Janeiro, 2013. - JOÃO ALBERTO VENEGAS REQUENA. Vallourec & Mannesmann
Tubes (Org.). RELATÓRIO TÉCNICO: SISTEMA DE COBERTURA
COM UTILIZAÇÃO DE TUBOS SEM COSTURA. Belo Horizonte, 2008.ASSOCIAÇÃO BRASILEIRADE NORMAS TÉCNICAS – ABNT,
NBR6355 – Perfis estruturais de aço formados a frio- Padronização.
2003.
67ª Reunião Anual da SBPC