Modificação de estrutura metálica para troca de uso

Modification of a metal structure due to change of use
Modificación de una estructura metálica por cambio de uso

J. L. Gómez^1,2, K. Klein^1,2, G. Montiel²

¹ Facultad de Arquitectura Urbanismo y Diseño, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina.

² Alconpat Argentina, Córdoba, Argentina.

*Autor de contato: ccp.cons316@gmail.com

Recebido: 05/11/2023
Revisado: 16/12/2023
Aceito: 27/12/2023
Publicado: 01/01/2024

Resumo
O objetivo deste trabalho é discutir as modificações realizadas em uma estrutura metálica construída em 1930. Essa estrutura é composta por vigas reticuladas triangulares apoiadas em muros perimetrais de 60 cm de espessura e 14 colunas metálicas internas, projetada para cobrir uma superfície de 875 m2 destinada às atividades do mercado central da cidade de Deán Funes. Na década de 1980, a administração municipal propôs sua recuperação para novos usos esportivos, apresentando o desafio estrutural da eliminação dos apoios intermediários. O projeto e a construção datam dessa época, e, por isso, são discutidas a vigência dos conceitos e soluções adotadas, bem como a importância de um plano de manutenção para garantir o grau de segurança da obra.

Palavras-chave: projeto estrutural; aço; recuperação patrimonial.

1. INTRODUÇÃO

Deán Funes é uma cidade no noroeste da província de Córdoba, Argentina, sendo a sede do departamento Ischilín. Seus primórdios coincidem com a expansão do sistema ferroviário por volta de 1875, e durante os primeiros anos do século XX, foram construídas suas obras mais significativas, incluindo o mercado central em 1930, caracterizado por um estilo arquitetônico Art Decó e localizado em frente à praça do mercado (figura 1). Nos anos seguintes, com o crescimento da população, as atividades comerciais foram transferidas para a periferia da localidade, razão pela qual o edifício ficou em estado de abandono. Somente em 1982, durante a gestão municipal de José Naveira Ferradanes, decidiu-se recuperar a construção e propor um espaço coberto para uso esportivo. A seguir, desenvolve-se o projeto estrutural que possibilitou esse novo uso, projetado e construído naquela época, e que atualmente continua em vigor, oferecendo essas atividades.

Figura 1. Ex-mercado central de Deán Funes.

2. PLANTA ESTRUTURAL ORIGINAL

O sistema estrutural do projeto original do mercado cobria uma área de 875 m², com uma largura de 26,05 m por 33,50 m de comprimento. O plano superior consistia em uma série de três vigas reticuladas triangulares de metal, com 8,7 m de envergadura, formando 7 eixos separados a cada 4,19 m. Sobre os nós dessas vigas, com uma distância de 2,15 m e 2,20 m, apoiavam-se uma série de correias de aço que completavam a configuração do telhado de três seções a duas águas, com acabamento em chapas. As vigas principais apoiavam-se internamente em 14 colunas metálicas e, em seu perímetro, sobre um muro de alvenaria de 60 cm de espessura (figura 2 e figura 3).

Figura 2. Foto do plano municipal original.

Figura 3. Axonométrica de estrutura original.

3. NOVA PLANTA ESTRUTURAL

Devido à necessidade de ter um único espaço interior livre de apoios, a nova concepção estrutural foi projetada a partir da criação de uma única viga reticulada plana com 1,80 m de altura em direção ao exterior, unindo as existentes, reforçando barras e adicionando novos elementos para cobrir os 26,1 m de envergadura. Para formar o design da nova viga principal, foi necessário construir o cordão superior unindo as cumeeiras das treliças existentes e adicionar dois montantes novos coincidindo com o apoio anterior, que, além de resistir aos esforços de compressão, permitiram reduzir o comprimento de pandeio do novo cordão (figura 4).

Figura 4. Axonométrica de proposta estrutural.

Ao mesmo tempo, para reforçar esse conceito, foram propostas vigas de contraventamento superior com dois perfis UPN 80 para evitar a flexão lateral perpendicular ao plano da viga (figura 5).

Figura 5. Planta de trechos da nova estrutura.

Por outro lado, reforçou-se tanto o cordão inferior como algumas das diagonais existentes mais solicitadas para resistir aos esforços internos de tração e compressão, a partir da avaliação do novo comportamento estrutural.

4. PROCEDIMENTO DE CÁLCULO

Segue abaixo o procedimento de cálculo elaborado de acordo com as regulamentações da época e com as ferramentas disponíveis, que ainda são relevantes como referência na atualidade.

4.1 Análise de Cargas

A análise foi inicialmente realizada por metro quadrado para, em seguida, determinar a magnitude das ações pontuais sobre os nós da nova viga reticulada (Figura 6).

Figura 6. Viga reticulada com numeração de barras, nós e cargas.

4.1.1 Análise de cargas por metro quadrado

• Chapa acanalada ------------------------------------- 10 kg/m²

• Corrêas de madeira ----------------------------------- 6 kg/m²

• Peso próprio da viga reticulada--------------------- 22 kg/m²

• Sobrecarga de uso ----------------------------------- 25 kg/m²

• TOTAL ----------------------------------------------- 63 kg/m²

4.1.2 Análise de cargas sobre nós de viga

• Cargas de suporte ----------63 kg/m² x área de influência (4,19 x 2,2 m x 2) = 1162 kg

4.2 Determinação das solicitantes

Para o cálculo das tensões normais, foi utilizado o programa PPlan, utilizado no Taller de Investigación de Diseño Estructural (TIDE) da Facultad de Arquitectura da Universidad Nacional de Córdoba. Naquela época, as coordenadas que definiam a geometria da viga e as ações sobre ela eram introduzidas manualmente. Como resultado, os valores das tensões em cada nó eram impressos, conforme resumido na tabela 1.

Tabela 1. Solicitações e reações.

4.3 Verificação das deformações gerais

Devido às dimensões e à análise das solicitações, o cordão superior foi pré-dimensionado com dois perfis UPN 120 formando uma seção caixa com uma área de 27 cm2, enquanto o cordão inferior foi composto por dois perfis UNP 100 emparelhados, com uma área de 22 cm2 (figura 7). A partir da análise dos parâmetros que influenciam a determinação da flecha máxima, foram estabelecidos os seguintes dados:

-Momento de inércia do conjunto J =392.769 cm⁴

^- Carga “q” 63 kg/m² x 4,19 m = 260 kg/m

Figura 7. Seção composta da viga reticulada

4.3.1 Cálculo de flecha máxima

4.3.2 Cálculo de flecha admissível

4.3.3 Comparação flecha máxima < flecha admissível

4.4 Verificação da seção e proposta de reforço da estrutura

Após o controle das deformações, procedeu-se à verificação seccional, primeiro dos elementos estruturais novos do cordão superior e dos montantes, assim como da resistência dos elementos existentes submetidos a novos esforços, como é o caso do cordão inferior e das diagonais (figura 8).

Figura 8. Seção da viga reticulada.

4.4.1 Cordão superior

Como mencionado anteriormente, o cordão superior foi construído através da seção tipo caixa formada por duas UNP 120. Os dados necessários para sua verificação de resistência podem ser visualizados na tabela 2.

Tabela 2. Dados do cordão superior

Cálculo do raio de giro mínimo

Cálculo da esbeltez

Coeficiente de flambagem F24

$ɷ=$ 2,07