trabalho 1 - sistemas estruturais -finalizado
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UNIVERSIDADE RITTER DOS REIS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
SISTEMAS ESTRUTURAIS
ARENA DO GRMIO
PROFESSOR: GLADIMIR DE CAMPOS GRIGOLETTI PARTICIPANTES: CELIO MARIANO DE OLIVEIRA GUILHERME ROLDAO BERTE LUCIANA P. TREVISOL NICOLLE MURATORI WILHELM RAFAEL TEIXEIRA DE AVILA SOARES
Porto Alegre, abril de 2013.
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SUMRIO
1. INTRODUO ............................................................................................... 2
2. SISTEMAS ESTRUTURAIS ........................................................................... 3
3. MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CARGA ........................................ 5
3.1 FUNDAO ................................................................................................. 5
3.2. ESQUELETO .............................................................................................. 5
3.3 COBERTURA ............................................................................................... 7
4. CLASSES DE APOIOS OU VINCULOS ............................................................ 10
4. REFERNCIAS .............................................................................................. 11
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1. INTRODUO
O Estdio - Arena do Grmio, foi executado no bairro Humait, na
confluncia das BR-116 e BR-290, e a cerca de 15 minutos do Aeroporto
Internacional Salgado Filho, executado pela construtora OAS. Com finalidade
de uso para eventos culturais, sociais ou esportivos. O Estdio possui
capacidade para 60.540 lugares. Mais de 2 mil operrios trabalham para
entregar a arena em novembro de 2012.
No incio das obras, depois da terraplanagem, 90 km lineares de 3 tipos
de estacas (hlice contnua, centrifugada e metlica) foram colocadas no
processo de fundao, alcanado de 25 m a 35 m de profundidade do terreno.
A partir da, o uso de pr-moldados passou a ser intensivo e
representam 80% da obra. Foram utilizados guindastes modernos, que so
econmicos e operacionais, para fazerem montagem de grandes peas (de
pr-moldados).
A cobertura de estrutura metlica, com telhas termoacsticas. As
peas foram produzidas em Portugal e chegaro pelo porto de Rio Grande. A
altura do estdio no nvel da cobertura de 56 metros. A gua da chuva
captada na estrutura que abrigar os torcedores, para irrigao do gramado.
A fachada da arena toda circundada de esquadrias em brises de vidro
em cor azul, a principal que compe com o preto e o branco as cores do clube.
Ao total o estdio consumiu aproximadamente 86 mil m de concreto e 7
mil toneladas de ao.
O estdio colocou a disposio dos torcedores 95 sanitrios, 18
elevadores, trs rampas de acesso e mais 2 cruzadas perfazendo no total 5
rampas. A edificao tem cerca de 30 mil m de espaos comerciais para uso
dirio e no somente em dias de jogos.
A rea de imprensa tem ainda 34 cabines de rdio e televiso, com
espao variando de 18 m a 66 m.
O estdio contem 2.331 vagas de estacionamento no seu permetro
(embaixo da estrutura). Pilares metlicos suportam a estrutura da garagem.
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2. SISTEMA ESTRUTURAL
A funo Bsica da estrutura fazer o movimento das cargas para lev-
las at as fundaes, para isso preciso seguir os trs passos:
Planejar: selecionar a forma mais conveniente de se construir, com
menos desperdcios e maior eficincia.
Projetar: fazer a determinao dos esforos, definindo as dimenses,
as conexes e os vnculos.
Construir: a forma de materializar tudo o que foi construdo, alm de
executar o projeto.
Os principais requisitos da estrutura so: a segurana, durabilidade,
economia, funcionalidade esttica. Alm disso, a estrutura deve resistir ao
vento, descargas da atmosfera, terremotos, incndios, e ser eficientemente
econmica. Em uma obra de grande porte, como por exemplo a Arena, para se
juntar esses requisitos muito complicado, pois h muito desperdcio de
materiais e como em toda obra de tamanho macroscpico, h muitos gastos.
As construes de atualmente, utilizam o seguinte sistema estrutural:
Concreto armado, Lajes, vigas, pilares e paredes estruturais, esses sistemas
possuem variaes conforme se aumenta a estrutura e a grandeza dos
edifcios. No caso da Arena, usam-se todos os exemplos citados acima de
forma macroscpica.
Cada projeto que for feito, ter que ser pensado por vrios
ngulos. Aps isso feito, os engenheiros concluiro que a melhor utilizao
para a Arena o concreto armado, porque alm de ter uma tima resistncia
trao e a compresso, esse mtodo suporta bastante as vibraes
provenientes de um estdio.
A concepo estrutural deve compatibilizar o projeto de estruturas com
os projetos complementares, reforando os elementos estruturais em caso de
grandes aberturas das vigas. A altura total deve contemplar a viga, os dutos, e
possvel forro falso.
O posicionamento dos elementos estruturais deve ser feito com base no
seu comportamento, em funo do caminho normal das cargas:
lajesvigaspilaresfundaes
A transferncia de cargas deve ser a mais direta possvel, evitando que
cargas importantes sejam apoiadas em vigas, e a necessidade de vigas de
transio. As dimenses contnuas, em planta, da estrutura devem ser
limitadas a 30m, caso contrario devem ser previstas juntas de dilatao.
Em funo do efeito do vento, devem existir prticos planos ortogonais
entre si que resistam adequadamente. Assim, recomenda-se orientar
criteriosamente os pilares, buscando distribuir rigidezes, estabelecendo
alinhamento entre eles, e prever outras estruturas de contraventamentos.
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LAJES E VIGAS
A utilizao de blocos pr-moldados incluem 14 mil peas de lajes e
vigas. Os pilares foram feitos in loco. No total, o estdio tem 96 eixos, sendo 10
pilares por eixo. O estdio composto por quatro nveis de arquibancadas, o
que exige formatos diferentes de pr-moldados por isso, vigas e
arquibancadas esto sendo produzidos no canteiro, segundo a construtora, a
medida proporcionar mais agilidade obra, j que no depender do
transporte at o local.
PILARES
A utilizao de concreto armado foi utilizada em A juno de ao +
concreto o que chamamos de concreto armado.
Com o ao no interior o concreto fica mais resistvel a esforos de trao
(fraqueza do concreto, seu forte a compresso), esses materiais so
indispensveis em peas como vigas e lajes.
FUNDAO
Na arena, em fase de fundao, foram fixadas 50 mil metros de estacas
(bate-estacas) separadas em grupos de 5. Sobre cada grupo de estacas foi
instalada uma sapata sobre a qual foi colocado um pilar de concreto. Foram
540 pilares no total. As sapatas distribuiro o peso de cada pilar sobre 5
estacas, ou seja, foram 2.700 estacas.
No solo foram executadas estacas de concreto e ao. Apoiado sobre as
estacas ser colocado o bloco de fundao. Em seguida, ser fixado o mastro
de ao galvanizado que garante maior estabilidade e durabilidade do material.
Calcula-se que, em todo o processo, desde s estacas at a colocao do
bloco de fundao, sejam usados oito caminhes de concreto, totalizando
64m.
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3. MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CARGA
3.1 FUNDAO
Apos a terraplanagem, 90 km lineares de 3 tipos de estacas:
Estaca hlice contnua uma estaca de concreto moldada "in loco",
executada por meio de trado contnuo e injeo de concreto atravs da
haste central do trado simultaneamente a sua retirada do terreno.
Estaca Centrifugada so fabricadas em concreto protendido, utilizando
mquinas extrusoras, conferindo ao concreto um alto grau de
compactao, caractersticas estas que auxiliam na cravao das
estacas. As estacas centrifugadas so caracterizadas pela seo
circular vazada com dimetros externos variando de 26 a 80
centmetros. Pelo processo de adensamento - atravs da centrifugao
do concreto as estacas atingem capacidades de carga estrutural que
variam de 500 a 5000 kN, com comprimento de at 12 metros, podendo
ser projetadas em elementos com at 15 metros, de acordo com as
necessidades da obra e condies de transporte.
Estacas Metlica so utilizadas em obras de fundaes profundas. So
constitudas por perfis laminados ou soldados, simples ou mltiplos,
devem resistir corroso pela prpria natureza do ao ou por tratamento
adequado. O equipamento de cravao ser dimensionado de forma
que consiga levar a estaca a encontrar uma resistncia de ponta a sua
penetrao, oferecida pelo solo, indicando a presena de camada
resistente para o seu apoio. Sua principal vantagem est no fato de se
prestar a cravao em quase todos os tipos de solo, permitindo uma fcil
cravao, com baixa vibrao e uma grande capacidade de carga.
3.2 ESQUELETO
Foras concentradas so observadas nas arquibancadas, feitas com
lajes pr-moldadas. A carga uniforme distribuda substituda por uma fora
concentrada e passa pelo seu centroide (carga multiplicado por comprimento).
Assim como as lajes so elementos estruturais bidimensionais planos com
cargas preponderantemente normais ao seu plano mdio. Considerando uma
estrutura convencional, as lajes transmitem as cargas do piso s vigas, que as
transmitem, por sua vez, aos pilares, atravs dos quais so as cargas
transmitidas s fundaes, e da ao solo.
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O comportamento estrutural primrio das lajes o de placa, que por
definio, possuem um papel importante no esquema resistente para as aes
horizontais, comportando-se como chapas, compatibilizando o deslocamento
dos pilares em cada piso.
As principais cargas a se considerar so: Peso prprio da laje; Peso de
eventual enchimento; Revestimento; Paredes sobre lajes; Carregamento
acidental. Abaixo as foras esto sendo ilustradas com setas:
As vigas em um sistema estrutural podem estar apoiadas diretamente
sobre os pilares como tambm sobre outras vigas, so estrutura reticular, onde
uma das dimenses preponderante em relao s outras duas.
Cisalhamento: Flexo:
Os pilares em um sistema estrutural esto apoiados nas fundaes e
so estrutura reticular, onde uma das dimenses preponderante s outras
duas.
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3.3 COBERTURA
Entende-se por cobertura a parte superior da edificao, protetora das
intempries, constituda por um elemento de suporte resistente (laje, estrutura
de madeira, estrutura metlica) e conjunto de componentes com funo de
vedao (telhado), podendo apresentar ainda isolao trmica, acstica, forro e
impermeabilizao.
A estrutura pode ser: metlica, concreto armado, madeira, estruturas
mistas e outras. Deve ser levada em considerao a economia de execuo,
manuteno, durabilidade e capacidade de isolamento trmico.
Nos projetos de telhados devem se observar as caractersticas e
propriedades das telhas a serem utilizadas, tais como: Inclinao
recomendada, recobrimentos lateral e longitudinal, vo mximo admissvel,
tipos de fixao, acessrios.
O sistema escolhido para a cobertura da Arena do Gremio, do tipo roof
(termoisolante), formado por trs camadas: telha metlica do tipo trapezoidal
- no formato de ondas -, l de isolamento com 63,5 mm de espessura e telha
superior zipada (figura 1). O sistema tende a favorece a proteo acstica e o
isolamento trmico da estrutura.
Alm das telhas, foi instalada uma borda interna feita de policarbonato
alveolar azul. atravs da borda que a passagem de luz para o campo
permitida. A cor clara e a alta refletividade do material escolhido reduzem a
carga trmica da construo.
O planejamento da cobertura seguiu orientaes ambientais necessrias
para obteno da certificao LEED (Leadership in Energy and Environmental
Design).
Figura 1
TRELIAS
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A cobertura da arena foi feita com trelias metlicas, do tipo Howe na
qual as vigas so fixadas com os ngulos exatamente na direo oposta a suas
vigas. (figura 2)
Figura 2
As trelias possuem uma estrutura leve, mas com elevada resistncia,
de fcil e rpida execuo. Para uma mesma situao de vo e carregamento,
h inmeras formas de se dispor as barras. Na Arena ao todo, foram utilizadas
96 estruturas de sustentao na cobertura, somando 3,2 mil toneladas de
estrutura metlica, mais da metade do utilizado na construo de todo o
estdio (5 mil toneladas).
Trelias so estruturas constitudas, basicamente, por barras retas
unidas apenas pelas extremidades, atravs de ns articulados (figura 3). Na
prtica, as barras so conectadas atravs de rebites, parafusos ou soldas.
Cada barra submetida ao de duas foras, uma em casa
extremidade, essas foras tm a mesma intensidade a mesma linha de ao e
sentidos opostos. Como os esforos so aplicados apenas nesses ns,
somente esforos axiais de trao e compresso atuam nas barras. Uma trelia
considerada rgida quando sujeita a determinado carregamento sem perder
a sua forma, ou seja, no sofre grandes deformaes.
Uma trelia simples verifica sempre a igualdade, considerando:
2n = m + 3 m = n de barras da trelia
n = n de ns da trelia
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Figura 3
Articulao ou Pino possui duas incgnitas, as reaes so os dois
componentes da fora resultante e atuam paralela e perpendicular superfcie
do ponto de contato.
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4.CLASSES DE APOIOS OU VINCULOS
toda estrutura constituda de peas componentes (colunas, vigas,
lajes, etc.) interligada por elementos de apoio. Atravs deles, as cargas so
transmitidas ao restante da estrutura. O vinculo caracterizado por reaes
que impedem o deslocamento da seo de apoio da pea ou sua rotao, isto
, impedem os deslocamentos lineares ou angulares. Sendo classificadas em
ordem:
VINCULO DE PRIMEIRA ORDEM Apoio mvel
Impede o movimento de translao na direo normal do plano de apoio.
Reao vertical (R), logo uma incgnita.
VINCULO DE SEGUNDA ORDEM Apoio Fixo
Vnculo que impede apenas dois movimentos: Movimento no sentido
vertical(R) e horizontal (H), podendo formar duas reaes, logo 2 incgnitas.
VINCULO DE TERCEIRA ORDEM - Engaste
Vnculo que impede a translao em qualquer direo, impedindo
tambm a rotao do mesmo. Trs reaes de apoio: momento (M), horizontal
(H) e vertical (R), logo trs incgnitas.
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5. REFERENCIAS
http://www.gremio.net/news/view.aspx?id=15005&language=0
http://globoesporte.globo.com/futebol/times/gremio/noticia/
http://www.cbca-acobrasil.org.br/copa2014
http://www.augustodiniz.com.br/2012/04/
http://www.sitengenharia.com.br/fundacaohelicecontinua.html
http://www.abesc.org.br/tecnologias/
http://www2.cassol.ind.br/produtos-2/estacas/
http://sete.eng.br/estacas-metalicas-1024-servico-10881
http://www.lami.pucpr.br/cursos/estruturas/Parte01/menu/