análise do projeto de estruturas metálicas espaciais - SET - USP

Análise do projeto de estruturas metálicas espaciais: ênfase em coberturas
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9.4.2 Procedimentos
Para o cálculo dos esforços nas barras da estrutura utilizou-se o programa
computacional SAP 2000 ® Plus, versão 7.43, assumindo-se um comportamento
estrutural com linearidade física e geométrica (teoria de primeira ordem).
Como vinculação das barras, admitiram-se as extremidades de todas elas
livres à rotação (portanto isentas de momentos fletores), com exceção feita às
extremidades inferiores dos pilares, onde esta restrição torna-se indispensável. No
dimensionamento dos pilares adotou-se um parâmetro efetivo de flambagem (K) igual
a 2, e para as barras da treliça igual a 1.
Inicialmente foi adotado o perfil de Ø 63,5 x 2,00 mm para todas as barras da
treliça espacial e o perfil Ø 323,85 x 6,35 mm para todos os pilares. Após o primeiro
processamento, os perfis foram redimensionados em função dos esforços obtidos.
Com os novos perfis redimensionados a estrutura foi processada novamente. Esse
ciclo de redimensionamento e processamento prosseguiu até que a estrutura
estabilizasse e não houvesse mais alterações de perfis. Em média, essa estabilização
ocorreu após 20 processamentos.
Ressalta-se que este dimensionamento não considera possíveis reduções nas
resistências das barras em função da ‘tipologia’ das ligações empregadas.
10 RESULTADOS E DISCUSSÕES
10.1 Consumo de material
O consumo de material obtido nas análises, trata-se do valor teórico, no qual
considera-se as barras com seu comprimento teórico, ou seja, a distância de centro a
centro dos nós. Na realidade, as barras são interrompidas antes do nó, caso exista
algum dispositivo especial de conexão (por exemplo, o “nó de aço”), ou são
prolongadas para além do nó, caso não exista nenhum dispositivo especial de
conexão (por exemplo, “nó típico”). Além disso, normalmente se realiza uma
uniformização de perfis, visando diminuir o número de perfis diferentes e facilitar o
detalhamento, a fabricação e a montagem. Esta uniformização é um processo
empírico, variando de projetista para projetista. Na prática, a diferença entre o valor
teórico e o valor final após a consideração dos sistemas de conexão e da
uniformização é de no máximo de 10%. Assim, os valores teóricos são bem
representativos do peso final da estrutura e optou-se por trabalhar com estes valores.
O consumo de material é tratado pela maioria dos fabricantes como ponto
principal de análise do custo de uma estrutura, visto que a maioria deles não conhece
o custo individual de produção por elemento, realizando orçamentos que consideram
apenas o peso total da estrutura. Para estruturas comuns, dependendo da experiência
do fabricante, este tipo de análise pode ser válido. Porém, para estruturas de maior
complexidade de nós e barras, com um grande número de elementos, este tipo de
análise pode apresentar distorções.
No gráfico mostrado na Figura 13, que relaciona o o peso por unidade de área
para as treliças espaciais (T.E.) e o total considerando os pilares (TOTAL), com as
alturas das treliças, percebe-se como tendência o aumento do peso com a diminuição
de altura da treliça. Comparando-se os três tipos de reticulados dos arranjos com
pilares a cada 60m, o que apresentou menor consumo de material foi o reticulado
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 7, n. 27, p. 27-58, 2005