Otimização de sistemas estruturais para galpões utilizando o método dos elementos finitos.

Abstract

Uma variedade de arranjos estruturais de aço podem ser adotados na concepção de coberturas de galpões de uso geral. A escolha adequada dos sistemas estruturais se apresenta como um fator de grande importância para o desenvolvimento de soluções padronizadas e competitivas. Em função disso, a opção por treliças constituídas de perfis formados a frio mostra-se muito interessante no que se refere ao requisito leveza e, consequentemente, custo da estrutura. Este trabalho tem o intuito de avaliar comparativamente o desempenho de algumas tipologias de treliças de cobertura de galpões industriais. Assim sendo, um estudo paramétrico foi desenvolvido considerando as tipologias de treliças de banzos paralelos, trapezoidais, triangulares e arqueadas, submetidas a carregamentos comuns, com ações permanentes e variáveis, com vãos livres variando de 16 a 32 metros, em intervalos de 4 metros. Foram definidos ainda, o espaçamento entre as treliças de 6, 7,5 e 9 metros. Esses parâmetros foram testados considerando as áreas das seções transversais de três tipos de perfis, Perfil U, Perfil U enrijecido (Ue) e Perfil Cantoneira, permitindo uma análise da utilização de cada um deles. De posse desses parâmetros foram gerados 180 modelos cujas simulações/análises foram realizadas a partir do método de otimização disponível no programa Ansys. Como parâmetros da avaliação da eficiência dos sistemas estruturais foram consideradas a taxa de consumo de aço e a resposta estrutural dos diversos modelos analisados. Os resultados indicaram que coberturas em treliças arqueadas apresentam as maiores taxas de consumo de aço, seguida pelas coberturas resolvidas com treliça de banzos paralelos. As tipologias que apresentaram menor consumo de aço foram a treliça trapezoidal, para menores espaçamentos entre as treliças de cobertura, e a treliça triangular, para maiores espaçamentos. Esse estudo foi desenvolvido com a finalidade de se gerar subsídios que possam auxiliar profissionais na tomada de decisões, visando a adoção de uma estrutura de cobertura que atenda a uma melhor relação custo/benefício.