Dimensionamento de estrutura metálica numa instalação de produção com exigências térmicas elevadas
Sobre o Projeto
A instalação compreende um pavilhão metálico com cobertura de duas águas com inclinação de 6°, encerrando uma planta retangular de 56,36 x 47,50 metros. Com 9,48 metros de altura na cumeeira, o pavilhão é estruturado por 12 pórticos metálicos espaçados de 5 em 5 metros. Cada pórtico apresenta uma configuração de quatro colunas, com perfis HEA300 nos bordos e perfis HEA260 nos eixos interiores, suportando vigas em treliça com banzos superior e inferior HEA200 e diagonais em SHS.
A estabilidade lateral é assegurada através de uma combinação de sistemas de contraventamento horizontal e vertical na direção longitudinal, enquanto a rigidez dos pórticos garante por si só a estabilidade transversal. A grelha estrutural acomoda três zonas principais de contraventamento vertical: uma localizada centralmente e duas adjacentes às empenas. As fundações consistem em sapatas de betão armado ligadas por vigas de equilíbrio, com ligações articuladas entre os pilares metálicos e as respetivas fundações através de âncoras pré-instaladas. As madres e os montantes de fachada serão perfis enformados a frio em Z e C, respetivamente, completando os sistemas de cobertura e fachada.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{3D structural model in SCIA Engineer}}}\]
Desafios de Engenharia
O processo de produção exigia níveis elevados de humidade interior, obrigando o projetista a proteger a estrutura metálica da humidade interna. O isolamento térmico foi, por isso, colocado na face interior dos pilares e das treliças, uma decisão de projeto que deixou grandes porções da estrutura metálica expostas a condições exteriores severas. De acordo com o Eurocódigo 1 (EC1), estas incluem tanto o calor extremo de verão como o frio rigoroso de inverno, tornando as ações térmicas uma preocupação estrutural de grande relevância.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Position of thermal insulation panels}}}\]
Com a maioria dos elementos metálicos sujeitos a variações térmicas sem proteção, desenvolveram-se forças normais significativas nos elementos longitudinais e no contraventamento vertical. As vigas UG1, que suportam a chapa de fachada, foram particularmente afetadas. Estas vigas não estavam alinhadas com os elementos horizontais do sistema de contraventamento vertical (HUS2), introduzindo excentricidades pronunciadas e caminhos de carga complexos que tiveram de ser tratados ao nível das ligações.
Soluções e Resultados
Foi desenvolvido um modelo estrutural global em SCIA Engineer 20.0, englobando todos os componentes metálicos principais, à exceção das madres e montantes de fachada secundários. Para o dimensionamento das ligações, foi utilizado o IDEA StatiCa Connection. A sua configuração rápida e a visualização clara do comportamento das ligações sob carga tornaram-no uma ferramenta indispensável, especialmente para ligações sujeitas a forças longitudinais excêntricas.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Steel joint with significant eccentricity of longitudinal forces in IDEA StatiCa Connection }}}\]
Ao utilizar o IDEA StatiCa, a equipa de engenharia pôde explorar os padrões de deformação e as características de rigidez das ligações em tempo quase real. Esta capacidade melhorou significativamente a precisão do modelo global, nomeadamente na previsão de deslocamentos e na redistribuição de esforços internos.
Outra vantagem importante foi o dimensionamento eficiente das placas de base metálicas e das âncoras pré-instaladas de acordo com a EN 1992-4. O módulo de ancoragem dedicado do software substituiu o que seria tradicionalmente um processo manual moroso por uma solução rápida, conforme com a norma e rastreável, melhorando drasticamente o fluxo de trabalho global.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Connection of steel column and RC pad foundation in IDEA StatiCa Connection}}}\]
Sobre a UOIG Nikola Patrk
A UOIG Nikola Patrk é uma pequena empresa fundada em 2018 (atualmente a operar como equipa de uma só pessoa), sediada em Zadar, na Croácia. Especializa-se no projeto de estruturas de betão armado, alvenaria, aço e madeira. Nikola Patrk é engenheiro estrutural com mais de 10 anos de experiência como projetista associado e projetista principal em projetos de diversas escalas e finalidades.