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http://repositorio.unifap.br:80/jspui/handle/123456789/1869
Título: | Modelagem numérica, análise estrutural e proposta de otimização de cobertura metálica |
Autores: | SOUSA, Gabriel Cavalcante de |
Orientador: | OLIVEIRA, Adenilson Costa de |
Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/2745252559386566 |
Tipo de Documento: | Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação |
Citação: | SOUSA, Gabriel Cavalcante de. Modelagem numérica, análise estrutural e proposta de otimização de cobertura metálica. Orientador: Adenilson Costa de Oliveira. 2025. 99 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade Federal do Amapá, Macapá, 2025. Disponível em: http://repositorio.unifap.br:80/jspui/handle/123456789/1869. Acesso em: . |
Resumo: | No projeto de uma estrutura metálica para um galpão existe uma ampla gama de possibilidades que podem ser adotadas para o arranjo estrutural do edifício. Nesse sentido, o trabalho apresentou a análise estrutural de um galpão metálico projetado para abrigar uma unidade de saúde do tipo policlínica, originalmente concebido com pórticos transversais de treliça trapezoidal. A proposta foi analisar criticamente a concepção inicial da estrutura e verificar seu desempenho à luz das normas técnicas brasileiras, em especial a NBR 8800:2008 e a NBR 14762:2010. O estudo teve como objetivo principal avaliar a adequação normativa do projeto original e, a partir disso, propor e comparar diferentes tipologias de pórticos transversais quanto ao consumo de aço e desempenho estrutural. A metodologia adotada baseou-se em modelagem numérica e análise estrutural realizada por meio do software Cype3D, no qual o projeto original e a análise comparativa foram verificados em relação aos Estados Limites Últimos (ELU) e de Serviço (ELS). Desenvolveu-se um estudo paramétrico com diferentes alternativas estruturais de pórticos transversais, incluindo pórticos com viga de alma cheia, viga com banzos paralelos, treliça trapezoidal e treliça em arco. Todos os modelos foram submetidos às mesmas condições de carregamento, com as combinações normativas previstas para o dimensionamento. Os critérios adotados para avaliação comparativa foram a taxa de consumo de aço, como indicador econômico, e os deslocamentos estruturais, como indicativo de rigidez e desempenho. A metodologia aplicada neste trabalho permite não apenas a verificação técnica de um projeto existente, mas também a busca por soluções otimizadas e mais eficazes para o dimensionamento de galpões metálicos, contribuindo para projetos mais seguros, econômicos e compatíveis com as exigências normativas. As análises revelaram inconsistências relevantes, como barras com aproveitamento superior a 100%, índices de esbeltez acima dos limites normativos em perfis comprimidos, ausência de elementos estabilizadores como as linhas de corrente, além de deslocamentos verticais superiores aos valores admissíveis. Também se constatou que a geometria adotada na treliça (com uma relação vão/flexa de L/17 e inclinação de cobertura de apenas 8%) comprometeu o desempenho global da estrutura, resultando em maiores esforços internos. Os resultados do estudo paramétrico mostraram que o pórtico com viga de alma cheia apresentou o maior consumo de aço, embora tenha atendido aos critérios de verificação. A treliça em arco se destacou pelo menor deslocamento vertical, mas com um consumo de aço intermediário. Já a treliça trapezoidal apresentou o melhor desempenho geral, com a menor taxa de consumo de aço e deslocamentos aceitáveis, sendo, portanto, considerada a solução estrutural mais eficiente dentro do escopo analisado. A comparação entre os modelos demonstrou a importância da escolha adequada da tipologia estrutural, considerando tanto o comportamento mecânico quanto a racionalização no uso de materiais. |
Abstract: | In the design of a steel structure for an industrial shed, there is a wide range of possibilities that can be adopted for the structural arrangement of the building. In this context, the present work presents the structural analysis of a steel shed designed to house a healthcare facility of the polyclinic type, originally conceived with trapezoidal truss-type transverse frames. The objective was to critically analyze the initial structural design and assess its performance based on Brazilian technical standards, particularly NBR 8800:2008 and NBR 14762:2010. The main goal of this study was to evaluate the normative compliance of the original design and, based on that, propose and compare different typologies of transverse frames in terms of steel consumption and structural performance. The adopted methodology was based on numerical modeling and structural analysis carried out using the Cype3D software, through which both the original project and the comparative analysis were verified according to Ultimate Limit States (ULS) and Serviceability Limit States (SLS). A parametric study was developed with different structural alternatives for the transverse frames, including solid-web beam frames, parallel chord trusses, trapezoidal trusses, and arch trusses. All models were subjected to the same loading conditions, following the normative combinations required for structural design. The criteria adopted for comparative evaluation were the steel consumption rate, as an economic indicator, and structural displacements, as indicators of stiffness and overall performance. The methodology applied in this work enables not only the technical verification of an existing project but also the search for optimized and more efficient solutions for the structural design of steel sheds, contributing to safer, more economical projects in accordance with technical standards. The analyses revealed significant inconsistencies, such as members with utilization ratios exceeding 100%, slenderness indices above normative limits in compressed profiles, absence of stabilizing elements such as tie rods, and vertical displacements exceeding allowable limits. It was also found that the geometry adopted in the Truss (featuring a span-to-rise ratio of L/17 and a roof slope of only 8%) compromised the overall structural performance, leading to higher internal forces. The results of the parametric study showed that the solid-web beam frame presented the highest steel consumption, although it complied with verification criteria. The arch truss stood out for having the lowest vertical displacement, though with intermediate steel usage. The trapezoidal truss demonstrated the best overall performance, with the lowest steel consumption rate and acceptable displacement values, thus being considered the most efficient structural solution within the analyzed scope. The comparison between models highlighted the importance of properly selecting the structural typology, considering both mechanical behavior and the rational use of materials. |
Palavras-chave: | Galpões Industriais - Estrutura Metálica Galpões Industriais - Modelagem Estrurural Estados Limites Últimos (ELU) Estados Limites de Serviço (ELS) CYPE 3D (Software) |
Área do conhecimento: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS METALICAS |
Editor: | UNIFAP – Universidade Federal do Amapá |
País da Instituição: | Brasil |
Fonte do Documento: | Via SIPAC |
Aparece nas coleções: | Engenharia Civil |
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