Documento | Doutorado |
Área | Estruturas de Concreto e Alvenaria |
Data da defesa | 23/11/1999 |
Autor | TEIXEIRA, Pedro Welligton Gonçalves do Nascimento |
Orientador | HANAI, João Bento de |
Português | |
Título | Projeto e execução de coberturas em casca de concreto com forma de membrana pênsil invertida e seção tipo sanduíche |
Resumo
Coberturas em casca de concreto apresentam bom desempenho estrutural,
desde que a forma de sua superfície média seja adequada para resistir
predominantemente com esforços de membrana ao carregamento atuante.
Atualmente, é possível utilizar-se métodos numéricos para determinar a forma mais
adequada de uma casca para carregamentos de naturezas diversas e várias condições
de apoio, projetando-se cascas com forma livre. Uma das grandes dificuldades para
aplicação dessas estruturas consiste em compatibilizar um processo executivo
adequado para moldagem de formas livres, que têm características geométricas muito
complexas. A utilização de processo executivo de construção tipo sanduíche, com
concreto ou argamassa projetados, é vista neste trabalho como uma alternativa para a
viabilização dessas estruturas. Propõe-se definir procedimentos para o projeto de
cascas com forma livre, utilizando-se recursos computacionais para definição da
forma e análise da estrutura, e um método construtivo adequado a esse tipo de
estrutura. Apresentam-se os resultados de geração de formas livres com métodos
numéricos disponíveis, bem como parâmetros que podem auxiliar na aplicação
dessas formas livres em projetos de coberturas em casca, baseados em resultados
numéricos de análise dessas estruturas. São descritas as experiências de execução de
dois protótipos de cobertura em casca, com aplicação de argamassa em núcleo de
material leve, posicionado entre telas de aço moldadas na forma de membranas
pênseis invertidas. Apresentam-se os resultados obtidos em prova de carga de um dos
protótipos executados, bem como comparações desses resultados com os obtidos em
modelos numéricos, comprovando-se o bom desempenho da estrutura, mesmo sendo
a seção formada por duas faces finas sem conexão rígida. Acredita-se que o
procedimento executivo proposto para moldagem de cascas com forma livre pode,
com pequenas melhorias, ser utilizado na execução de estruturas semelhantes,
mesmo com dimensões maiores, compondo-se, dessa maneira, um processo
tecnológico viável.
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Palavras-chave | Cascas. Coberturas. Concreto armado. Projeto |
English | |
Title | Design and construction of sandwich concrete shell roofs with the shape of a reversed hanging membrane. |
Abstract
Concrete shell roofs are very efficient structures when designed to support the
loads mainly by membrane forces. Nowadays, there are numerical methods that can
be used to determine the suitable shell shape, once it is given the loading and the
boundary conditions, with a great variety of these parameters, thus creating the so
called free form shells. When applying these shell shapes at practical situations, using
conventional concrete construction technology, problems appear because of their
very complex geometrical characteristics. Sandwich type construction and shotcrete
have been seen in this work as alternatives to solve many construction problems
involved with free form shell construction. It is propposed that conceptual design of
free form shells, with basis on computational methods, be applied together with a
adequate construction method to define a design methodology. Results of the
application of numerical methods for shell shape generation are presented, as well as
data that can be used when apllying these shell shapes in roof design. Two prototypes
were built by applying mortar on ligthweight curved panels fixed between two steel
meshs. The results of a loading test performed on one of these prototypes are
described and compared with those obtained in a numerical simulation. The
prototype proved to be so stiff, beware the fact that the thin faces of the sandwich
section did not have rigid shear connections. One believes that there are sufficient
data to ensure that the proposed construction method is very suitable to cast free form
shell roofs and so it can be used, with few improvements, even on large span
structures.
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Keywords | Reinforced concrete. Roofs. Shells. Structural design |