5 dicas para elaborar um projeto de Estruturas Metálicas econômico sem fugir às normas.

No mercado de Estruturas Metálicas há dois tipos de clientes: os que estão dispostos a pagar por uma estrutura adequada às normas e os que não estão. Esse artigo não vai te ajudar em nada se seu cliente for do segundo grupo, pois esse pessoal ainda não compreende os riscos envolvidos em construir estruturas sem o respaldo normativo adequado, geralmente fecham somente baseado no preço final, e sabemos que o fato de uma estrutura estar em pé não significa exatamente que ela está segura, então nesses casos, melhor nem gastar muito tempo orçando projeto ou construção para esse público. Sobre esse assunto pode ser que eu escreva um artigo aqui qualquer dia desses…

Mas, enquanto esse artigo não vem, vamos nos concentrar então no primeiro grupo: Clientes que têm consciência da necessidade de construir conforme NBRs vigentes, mas nem por isso vão torrar dinheiro em estruturas exageradas ou superdimensionadas. É aqui que entra o trabalho de um bom Engenheiro Calculista de Estruturas.

A Meta é clara, quando o assunto é projeto de estruturas metálicas: Você deve entregar o projeto que vai proporcionar maior economia possível para o seu cliente final, sem fugir às normas NBR8800, NBR14.762, NBR6123, etc.

Vou compartilhar com você então um pouco da minha experiência com algumas dicas que podem te gerar grande economia ao final de um projeto.

Dica 1: Use Fly Braces (Mãos francesas) em terças de cobertura para galpões

Fly Braces são barras que ligam as teças com o banzo inferior de uma treliça ou com a mesa inferior de uma viga de alma cheia. Essa é uma solução que, se for combinada com um bom projeto de fabricação certamente vai garantir uma estrutura mais leve no final, mesmo aumentando um pouco a mão de obra.

O Motivo disso é que os fly braces conseguem uma tripla função: A primeira é reduzir o vão livre das terças da cobertura, reduzindo assim a flecha vertical e consequentemente os momentos fletores atuantes. Só isso é capaz de reduzir drasticamente o peso da estrutura pois as terças têm uma participação significativa no peso final da estrutura, e reduzir 1 ou 2 kg/m nas terças significa uma boa economia ao final do projeto.

A segunda função é a contenção da flambagem nos banzos inferiores de treliças e da flambagem Lateral com Torção nos perfis de alma cheia. Todo calculista capacitado sabe que os Estados Limites de Flambagem são o calcanhar de Aquiles das estruturas Metálicas, e portanto garantir travamentos adequados é uma solução inteligente para reduzir a esbeltez dos elementos. Isso gera economia nas vigas e treliças, pois onde inicialmente tínhamos um comprimento de flambagem igual ao vão livre da viga, agora temos um comprimento equivalente à distância entre duas terças.

E a terceira função não necessariamente gera economia, mas sim uma estrutura mais estável. Esses flybraces atuam de forma semelhante aos contraventamentos, aumentando a rigidez dos póticos no sentido longitudinal da cobertura. Portanto a solução com flybraces é muito eficaz pois com pouco material consegue gerar muitos efeitos desejáveis sobre a estrutura.

Uma observação: Fly braces também podem ser usados em terças de fechamentos laterais, com os mesmos benefícios das coberturas. Só que nesse caso os pilares passam a ser travados.

Dica 2: Use enrijecedores nas placas de base quando a espessura passar de 19mm

Existem chapas de aço de diversas espessuras, porém devemos nos atentar para o que é disponível nas prateleiras dos revendedores. Podemos até especificar chapas de 38,1mm, 50,8mm, porém o construtor vai encontrar uma certa dificuldade para comprar esse material. Se trabalharmos sempre com chapas abaixo de 19mm temos certeza de que ele não vai ter que encomendar ou ter que pedir um material “exótico”, que naturalmente é cobrado mais caro nas lojas devido à baixa procura. Aqui no escritório eu tenho seguido uma regra básica: Passou de 19mm, eu parto para uma solução enrijecida (A menos que a arquitetura ou a estética não permita, mas eu já aviso sobre a escassez de material no mercado). Enrijecendo as chapas conseguimos trabalhar com espessuras menores, favorecendo o construtor.

Os enrijecedores também podem ser utilizados em ligações parafusadas, mas na maior parte dos casos não é necessário.

Dica 3: Use mísulas sempre que possível

Em pórticos de alma cheia, as partes mais solicitadas ao momento fletor são as regiões de ligação pilar-viga e a região da cumeeira. contudo, o restante da barra está sujeito a momentos menores, ou seja, somente parte peça precisa de um reforço. Nessas regiões vale a pena aumentar o Momento de Inércia da Seção transversal para garantir a resistência. Como a Mísula aumenta o momento de inércia em parte da seção, ela também vai auxiliar a reduzir as flechas atuantes, garantindo aprovação nos Estados Limites de Serviço de vigas de cobertura que é flecha máxima < L/250, conforme Tabela C.1 da NBR8800.

Recomenda-se que a mísula não ultrapasse 1/5 do comprimento da viga que está sendo enrijecida (em geral 1/10 do vão completo), pois senão já representa material em excesso.

A mísula em geral pode ser fabricada com o mesmo material da viga principal, mas é importante ficar atento a um detalhe: a mesa comprimida deve ser protegida quanto ao estado limite Flambagem Local da Mesa, portanto fique atento quando fizer o cálculo para esse elemento, pode ser necessário adotar uma mesa mais espessa só na região da mísula.

Dica 4: Abandone a emenda por “Mão-de-amigo”

Os serralheiros e construtores mais experientes contam com alguns macetes já conhecidos, que são úteis em campo quando não se tem um projeto adequado ou bem detalhado à disposição. Porém um conceito que é passado de geração em geração que pode ser substituído por um método mais econômico é a emenda de viga soldada por “mão de amigo”.

A Emenda mão-de-amigo é provavelmente inspirada nas emendas de vigas de madeira e consiste basicamente em fazem um “Z” deitado na peça respeitando o comprimento horizontal sendo igual à altura do perfil (eu já ouvi alguns dizerem que o “certo” seria metade da altura do perfil…).

O problema é que, toda vez que aparece uma emenda dessas pra fazer, o cliente vai perder exatamente esse comprimento na forma de sucata, pois o retalho que sobra não vale a pena o retrabalho, fica sendo um perfil T… talvez dê pra aplicar em ligações mas é raro ser aproveitado, geralmente vira sucata. Em uma obra de médio porte é comum termos entre 20 e 30 emendas para cada tipo de viga, perderíamos portanto 30 x 400mm = 12m para um perfil.

A melhor solução é soldar de topo, fazendo um entalhe V nas duas mesas, fazer um alívio nos encontros entre mesa e alma e soldar filete em ambos os lados da alma. Essa solda garante a resistência desde seja executada com eletrodo e espessura de filete adequados, estabelecidos em cálculo.

Dica 5: Venezianas e aberturas estrategicamente posicionadas podem ser a solução para uma estrutura com abertura dominante.

O vento é o carregamento que mais influencia no peso das estruturas metálicas. São cargas em média de 50kgf/m² a 70 kgf/m² e podem facilmente ultrapassar os 120 kgf/m² quando o calculista observa a situação de abertura dominante.

abertura dominante, em resumo é quando o vento entra por uma porta e não tem outra saída a não ser tentar expandir o galpão, aumentando a pressão interna do mesmo.

A solução para abertura dominante é simples: garantir que para cada abertura fixa ou móvel em uma face da edificação, exista pelo menos a mesma área de aberturas fixas nas outras três faces somadas.

Por exemplo: se temos uma porta de 30m² móvel (pode abrir e fechar) na face frontal de um galpão, podemos construir 15m2 de aberturas com venezianas em cada uma das paredes laterais para garantir que o galpão não caia na situação de abertura dominante. Se o vento entrar pela face de 30m², vai ter saída nas outras 2 faces e assim não precisa expandir a cobertura nem os fechamentos laterais. É fluidodinâmica básica: se temos a mesma área de entrada e saída, a pressão interna não aumenta. Com essa solução simples você vai economizar nas terças, pilares, vigas, etc.

Essa foram as dicas de hoje, espero que tenham sido úteis.