projeto de reabilitação e rqualificação em aço cidade do porto

8/6/2019 Projeto de Reabilitao e Rqualificao em Ao cidade do Porto

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Reabilitao/Requalificao deedifcio com uso de estrutura metlica

CARLOS FABRICIO A. GALVO

Abril de 2011


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Reabilitao e Requalificao Edifcio na Cidade do Porto Conservao E Reabilitao das Construes TP2

Sumrio

1 Introduo ................................................................................................................................. 3

2 Objectivo .................................................................................................................................... 3

3 Memria descritiva .................................................................................................................... 4

3.1 Breve descrio do edificado ............................................................................................. 5

3.2 Consideraes iniciais ........................................................................................................ 5

3.3 Descrio ........................................................................................................................... 6

3.4 Princpios de dimensionamento. ....................................................................................... 6

3.4.1 Aces ........................................................................................................................ 6

3.4.2 Condies de apoio.................................................................................................... 6

3.4.3 Verificao da segurana ........................................................................................... 7

4 Verificaes e Dimensionamento .............................................................................................. 8

Memria Justificativa ........................................................................................................................ 8

4.1 Descrio ........................................................................................................................... 9

4.2 Escadas .............................................................................................................................. 9

4.2.1. Degraus ...................................................................................................................... 9

4.2.2 Viga de escada ......................................................................................................... 14

4.2.3 Pilaretes ................................................................................................................... 18

4.2 Pavimento ........................................................................................................................ 21


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3 Memria descritiva


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3.1 Breve descrio do edificado

O prdio tem cerca de 18,65 x 9,68 m, e altura de 18,32 m com 4 pisos e uma cave.Todos os pisos esto ligados atravs de uma escada metlica de 1 ou 2 lanos (excepto

o ultimo piso). O pavimento em MDF e suportado por uma malha de vigas

principais e secundarias de perfis metlicos. Esta garante de certa forma o travamento

das paredes. A cobertura est apoiada num vigamento de madeira a par de vigas

metlica como suporte. O p direito dos pisos varia de 2,80 m a 4,50m. A estrutura

principal encontra-se parcialmente encastrada nas paredes de alvenaria de pedra de

granito autoportantes. Para se proceder colocao dos perfis em obra estes foramemendados a cerca de 0,25m, de cada lado das paredes de alvenaria, sendo esta

ligao realizada com 6 parafusos M24. O edifcio ser dedicado para fins comerciais

e sendo assim as verificaes sero feitas para tal fim, o que significa em parte uma

requalificao do mesmo edifcio, j que claramente no passado estes prdios eram

usados para fins residenciais.

3.2 Consideraes iniciais

Para efeito de dimensionamento considerou-se para o pavimento em MDF um peso

volmico de 7,0 kN/m3, valor este baseado na tabela da fabricante brasileira Masisa.

Para a cobertura considerou-se telhas canudo com 0,65 kN/m2 e uma sub-telha com

0,03 kN/m2.

Para a estrutura da cobertura considerou-se d e m a d e i r a casquinha com 5,0

kN/m3. Na escada considera-se chapa xadrez estriada (chapa folha de oliveira ou

chapa gota) de 6 mm com 47,1 kN/m2. Usou-se ao do tipo S275 para efeitos de

verificao e dimensionamento.


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3.3 Descrio

Neste trabalho usou-se como estratgia verificar os elementos na ordem abaixo e

prontamente discutir e propor solues para os problemas apresentados. Tal discusso

exposta no captulo 4 deste trabalho na seguinte ordem:

1)Escadas

2)Pavimentos

3)Vigas de Pavimentos

4)Vigas da Cobertura

3.4 Princpios de dimensionamento.

3.4.1 Aces

Para cada elemento a dimensionar foram quantificadas as aces permanentes e as

aces variveis (sobrecarga de utilizao). Os pesos volmicos utilizados foram

retirados das Tabelas Tecnicas (edio de 2008), e as sobrecargas de utilizao

foram determinadas com base no RSA. As combinaes de aces foram calculadas de

acordo com o estabelecido noEC3.

3.4.2 Condies de apoio

As vigas metlicas foram considerados simplesmente apoiados submetidas a cargas

uniformemente distribudas e a cargas pontuais aplicadas pelas vigas secundarias

e escadas assim, o clculo dos esforos foi imediato (M=pl

2

/8 e V=pl/2; M=Pa

2

/2 deV=P.(l2-a2)/2L).


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Para o clculo dos esforos mximos e dimensionamento dos perfis metlicos

recorreu-se aoExcel 2007 da Microsofte pelo programa de clculo Ftool.

3.4.3 Verificao da segurana

A verificao da segurana dos elementos metlicos foi feita com base no EC3

(verso de Maio de 2005). Verificaram-se os estados limites ltimos de flexo e de

corte e ainda o estado limite de utilizao de deformao e vibrao. Nos pilaretes

de apoio a escada apenas foi verificada a compresso e encurvadura.

No foram feitas verificaes das condies de segurana referentes a ao ssmica,

porm so recomendados procedimentos que visam garantir a maior estabilidade da

construo diante desta eventual ao.


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4 Verificaes e Dimensionamento

Memria Justificativa


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4.1 Descrio

Neste captulo apresenta-se a verificao dos vrios elementos estruturais e

discute-se e prope-se as solues.

A ttulo de exemplo so explicitados uma verificao para cada elemento

estrutural tipo. O restante do memorial vai exposto nas planilhas Excel anexas.

4.2 Escadas

[escada E4; piso 2/3]

4.2.1. Degraus

Pretende-se verificar a chapa xadrez estriada de 5 mm com 47,7 kN/m2 dos

degraus. O degrau descarrega lateralmente nas vigas da escada

constituindo uma viga simplesmente apoiada.


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DadosLargura escada: l (m) 1,07

altura escada: h (m) 1,43

projeco hz do lano: L(m) 2,03

n de degraus: n 8

fy (Mpa) 275

G (kg/m2) Tabelas Tecnicas, 2008 47,7

e (m) 0,0050

E (kN/m2) 2,10E+08

Propriedades doDegrau

Altura espelho: Le (m) h / n = 1,43m / 8 degraus = 0,18 m

largura cobertor:Segundo a boa practica

Lc < 64 2 x Le (em cm) = 28 cmL / n = 2,03 / 8 degraus = 0,25 m

wply (mm3)* 1,00E+05

Iy (m4)* 8,23E-06

Ix (m4)* 1,78E-05

yCG (m)* 1,44E-01

xCG (m)* 7,57E-02

Ixy (m4)* 8,67E-07


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Eixo principal de menor inercia: I2 (m4)* 8,15E-06

Aces permanentes (carga distribuida)

Peso prprio da chapa Peso prprio do degrau

Ppc (kN/m2) Ppd (kN/m)

47,1 kN/m2x9,81/1000 = 0,462 0,462 x permetro do degrau = 0,221

Aces variveis (carga distribuda)

Sobrecarga de utilizaoQ (kN/m2) Q (kN/m)

5,00 (RSA; Art 35; uso pblico) 5,00 x Lc = 1,27

Combinaes de aces

E. L. ltimos

O valor de clculo das aces Sd e os coeficientes parciais de segurana g no

estado limite ltimo so dados pelo EC3, sendo:

gG=1.35 ;

gQ=1.50

A combinao fundamental para verificao ao estado limite de utilizao, com

a sobrecarga como aco de base, dada por:

Sd=gG.Gk +

gQ.Qk

Psd= 1.35xGtotal + 1.5xQ (kN/m) = 1,35 x 0,221 + 1,5 x 1,25 = 2,201


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Esforos mximosViga simplesmente apoiada submetida a carga uniformente distribuda.

L= 1,07 (largura da escada)

Momento flector Esforo transversoMsd = Psd.L2/ 8 (kNm) Vsd = Psd.L /2 (kN)

0,315 1,177

Flechas mximas admissveis para pavimentos em geral

d2 (m) = L/300 3,57E-03

dmax (m) = L/250 4,28E-03

Verificao ao esforo transverso (E. L. ltimo)EC3

Condio a satisfazer Vsd < Vc,Rd

Classe 3 Vc,Rd = Vpl,Rd

Av = d.tw (m2) (rea seco do espelho) 1,07E-03

fy (Mpa) 275

gM0 1

Vpl,Rd =Av (fy/ 3)/M0 170,282 kN> Vsd [ok]

Verificao flexo (E. L. ltimo)EC3

Condio a satisfazer Vsd < 0,5 x Vplrd

Wply (mm3) 1,00+05

fy (Mpa) 275

g M0 1

Mc,Rd = Mpl,Rd = Wpl fy/ gM0 27,56 kNm > Msd [ok]


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Verificao efeito dinamicos (E. L. Utilizao)Anexo nacional da NP EN 1993-1-1

Tabelas Tecnicas 2008

Gk (kN/m) 0,22

Qk (kN/m) 1,27

y1,Q 0,7

E (kN/m2) 2,10E+08

I2 (m4) 8,15E-06

d0 (m) 0,00E+00

d1 (m) igual a tabela anterior 2,20E-06

d2 (m) igual a tabela anteriormultiplicado pelo coeficiente 0,7

8,85E-06

dmax = d1 + d2 - d0

1,11E-05

Como o deslocamento instantneo inferior a 28mm pode-se considerar que a frequncia prpriamnima superior a 3 ciclos por segundo e, como

tal no apresenta riscos de ressonncia commovimentao dos utentes.

Verificao deformao (E. L. Utilizao)Anexo nacional da NP EN 1993-1-1

Tabelas Tecnicas 2008Gk (kN/m) 0,22

Qk (kN/m) 1,27

E (kN/m2) 2,10E+08

I = I2 (m4) 8,15E-06

d0 (m) 0,00E+00

d1 (m) = 5.Gk.L4 /384EI 2,20E-06

d2 (m) = 5.Qk. L4 /384EI 1,26E-05 < d2 admissivel [ok]

dmax = d1 + d2 - d0 1,48E-05 < dmax admissvel [ok]


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4.2.2 Viga de escada

Considera-se uma viga simplesmente apoiada nos perfis das vigas principais,

submetida a uma carga uniformente distribuida.

Dados

Vo mximo: L (m) 6,43

Largura escada: l (m) 1,07

Distncia de influncia: d (m) 1,07 / 2 = 0,54altura escada: h (m) 2,83

Lano de escada: Le (m) 2,49 + 2,39 = 4,88

projeco hz de Le (m) 2,05+2,01 = 4,06

n de degraus: n 16

Peso prprio do degrau (kN/m) 0,221

Peso prprio da chapa (kN/m2) 0,462

propriedades do perfil UPN180tabelas ARCELOR

fy (Mpa) 275

G (kg/m) 22,00

h (mm) 180,00

b (mm) 70,00

tw (mm) 8,00

tf (mm) 11,00r (mm) 11,00

A (mm2) 2800

d (mm) 133,00

wply (mm3) 179000

E (kN/m2) 2,10E+08

Iy (m4) 1,35E-05


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Aces permanentes (carga distribuida)

Peso prprio daviga

Restantes cargas permanentes: Rcp (kN/m) Valor total(media ponderada)

Pp (kN/m) Chapa: Ppc (kN/m) degraus: Ppd(kN/m)

Gtotal = Pp + Rcp(kN/m)

0,216 0,468 x dist. De inflencia =0,247

0,465 0,628

Combinaes de aces

E. L. Ultimos

O valor de clculo das aces Sd e os coeficientes parciais de segurana g noestado limite ultimo so dados pelo EC3, sendo: gG=1.35 ; gQ=1.50

A combinao fundamental para verificao ao estado limite de utilizao, com a

sobrecarga como aco de base, dada por: Sd=gG.Gk + gQ.Qk

Psd= 1.35xGtotal + 1.5xQ (kN/m) = 4,86

Esforos mximosViga simplesmente apoiada submetida a carga uniformente distribuda.

L= 6,43 mMomento flector Esforo transverso

Msd = Psd.L2/ 8 (kNm) Vsd = Psd.L /2 (kN)

25,119 15,626

Flechas mximas admissveis para pavimentos em geralAnexo nacional da NP EN 1993-1-1

2 (m) = L/300 2,14E-02

max (m) =L/250 2,57E-02

Aces variveis (carga distribuda)

Sobrecarga de utilizao

Q (kN/m2) Q (kN/m)

5,00 (RSA; Art 35; uso pblico) 5 x dist. Influencia = 2,68


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Verificao efeito dinamicos (E. L. Utilizao)

Gk (kN/m) 0,63

Qk (kN/m) 2,68

1,Q

0,7E (kN/m2) 2,10E+08

Iy (m4) 1,35E-05

0(m) 0,00E+00

1 (m) = ) = 5.Gk.L4 /384EI 4,93E-034

2 (m) = ) = 1,Q .5.Qk.L /384EI 1,47E-02

max = 1 + 2 0

1,96e-02 < max dmissvel okComo o deslocamento instantneo inferior a 28

mm pode-se considerar que a frequncia prpriamnima superior a 3 ciclos por segundo e, como

tal no apresenta riscos de ressonncia commovimentao dos utentes.

Atravs do mesmo processo obtm-se para a escada E5 e E6:

Esforos mximos escada E5Momento flector Esforo transverso

Msd = Psd.L2/ 8 (kNm) Vsd = Psd.L /2 (kN)

10,630 9,325

Esforos mximos escada E6

Momento flector Esforo transverso

Msd = Psd.L2 / 8 (kNm) Vsd = Psd.L /2 (kN)

19,644 14,067

Para as escadas verifica-se que todas verificam porm h um problema nas entregas s

vigas, como se observa na fotografia abaixo:


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Para resolver tal questo dimensionou-se a soluo apresentada a seguir.

Apresenta-se a soldadura de topo e lateral da viga de escada com com a viga principal.

O seu dimensionamento esta apresentado na memoria justificativa em formato de tabela Excel.

4.2.3 Pilaretes


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Os pilaretes UNP 80 esto submetidos as cargas pontuais produzidas pelas escadas E5

e E6.

- P3 carregado por escada E6

- P2 carregado por escada E6 e E5

- P1 carregado por escada E4

No caso do pilar P1 vem:

Gf (kN)

Vsd da escada E5 x distancia de influencia =1,592

Aces variveis

Sobrecarga de utilizao, Q (kN)

6,10

Combinaes de aces

Esforo normal mximo

Nsd= 1.35xGtotal + 1.5xQ (kN/m)

11,297

Verificao a compresso (E. L. ltimo)

Condio a satisfazer Nsd < Nc,Rd

A (mm2) 1100

fy (Mpa) 275

g M0 1

Ncrd=A.fy/g 174,648 kN OK

Verificao encuvadura (E. L. ltimo)

Condio a satisfazer Nsd < Nb,Rd

A (mm2) 1100

fy (Mpa) 275

l 1 86,80


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Le/L 1,00

Le (m) 2,22

l 0,825

curva de encurvadura c

0,49

0,99

0,65

g M1 1,00

Nb,Rd = .A.fy/ gM1 195,55 kNm ok

Obtendo para o caso de P2: Nsd=36,064 kN; e P3: 14,746 kN, todos

verificaram.

No entanto percebe-se que tais pilares no esto devidamente contra-ventados.

Para resolver tal questo especificou-se como mostrado no esquema abaixo o

uso do mesmo perfil UNP80. O mesmo verifica com folga tal aplicao.


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4.2 Pavimento

De maneira a simplificar a verificao da viga VP13 submetida a cargas pontuais do

pilares P2, P1 e da viga VP12 admitiu-se uma nica carga pontual obtida por

equilbrio de momentos obtendo: Fsd = 127,8 distanciada de a=1,15 m. A

contribuio da vigas secundarias feita considerando uma carga uniformente

distribuda.

Seguem-se as listagens dos clculos justificativo

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