Treliças espaciais

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ISSN 1809-5860

ANÁLISE DO PROJETO DE ESTRUTURAS METÁLICAS ESPACIAIS: ÊNFASE EM COBERTURAS
Arnaldo Nascimento de Souza 1 & Maximiliano Malite 2

Resumo

As estruturas metálicas espaciais de cobertura apresentam aspectos diferenciados de projeto. Existem diversos arranjos geométricos possíveis para estas estruturas, cuja escolha está associada, entre outros fatores, às formas e dimensões docontorno, aos pontos de apoio e aos sistemas de conexões empregados. Neste trabalho foi analisado o projeto destas estruturas, abordando os aspectos históricos, os sistemas de ligação, o comportamento estrutural, as particularidades de projeto, e realizando uma análise numérica de diferentes arranjos geométricos. Foram analisados 27 arranjos geométricos quadrados (66m x 66m) e 6 arranjosgeométricos retangulares (186m x 66m), todos com vãos centrais de 60m, e com variações na quantidade e posicionamento dos apoios, na disposição das barras do reticulado, na altura e nas dimensões dos módulos. Adotou-se o modelo de treliça ideal em análise elástica linear (teoria de primeira ordem). Com os resultados dos processamentos realizou-se uma comparação entre os modelos, abrangendo os seguintesaspectos: quantidade de nós e barras, consumo de material, deslocamentos máximos, reações de apoio máximas e esforços internos máximos. O fator que causou maior influência no comportamento dos arranjos analisados foi a disposição dos apoios. Palavras-chave: estruturas metálicas; estruturas espaciais; treliças espaciais; arranjos tridimensionais; projeto de coberturas.

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INTRODUÇÃO

Asestruturas reticuladas tridimensionais, mais conhecidas simplesmente por estruturas espaciais ou treliças espaciais, são amplamente utilizadas em coberturas de edificações que necessitem grandes áreas livres, tais como ginásios, hangares, centros de exposição e edifícios industriais. Alguns dos fatores que favorecem o uso deste tipo de estrutura em relação às estruturas planas convencionais são: • • •
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grande rigidez, sendo possível a realização de obras de grandes vãos; facilidade de fixação de instalações, devido à grande quantidade de nós nos quais podem ser fixados suportes; liberdade arquitetônica na locação de apoios;

Mestre em Engenharia de Estruturas - EESC-USP Professor do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP, mamalite@sc.usp.br

Cadernos de Engenharia deEstruturas, São Carlos, v. 7, n. 27, p. 27-58, 2005

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Arnaldo Nascimento de Souza & Maximiliano Malite

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beleza arquitetônica, permitindo explorar as mais diversas formas; possibilidade de ampliação, e fácil montagem e desmontagem para estruturas não permanentes; menor peso e menor custo para grandes vãos (acima de 40 m);

As barras das estruturas espaciais são conectadas pordispositivos denominados nós. Existem diversos tipos de nós, desde os mais simples, formados pelo amassamento das extremidades dos perfis e um único parafuso de conexão, até os mais requintados, nos quais os nós são peças esféricas moldadas e as barras da estrutura apresentam as extremidades usinadas na forma de pinos que se encaixam nos nós. Porém, muitas vezes estas conexões não correspondem aomodelo teórico adotado e apresentam problemas de instabilidade. Vários estudos teóricos e experimentais vêm sendo conduzidos para analisar o comportamento local e global da estrutura para determinados tipos de sistemas de conexão. A partir de 1995, o Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP) passou a ser solicitado a participar de trabalhos técnicos eassessorias envolvendo treliças metálicas espaciais, quase sempre relacionadas com o colapso total ou parcial destas estruturas. Estes trabalhos, na sua maioria, deram ênfase aos sistemas de ligação mais utilizados no Brasil. A configuração geométrica de uma estrutura espacial é definida, em princípio, em função da arquitetura da edificação. Por meio da arquitetura tem-se os requisitos básicos...
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