VE BME - 02 022 024 001 R1 - ESCADAS METÁLICAS EDIVIT_LCD_PETROBRAS - 09-02-24

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VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL Nº: VE. BME - 02.022.024.001.R1 
CLIENTE: 
COMPARTILHADO/IGPO/OBRAS/EO-II 
FOLHA: 
1 de 20 
PROGRAMA: 
ADEQUAÇÕES CIVIS NO EDIVIT – ESCADAS METÁLICAS 
NOTA: 
- 
ÁREA: 
EDIFÍCIO VITÓRIA – EDIVIT (ES) 
AS: 
- 
COMPARTILHADO/ 
CSC-AIO/PAOC/POO 
TÍTULO: 
ESTRUTURA METÁLICA – VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL 
- 
- 
RAZÃO SOCIAL: 
LCD ENGENHARIA 
Nº CONTRATO: 
5875.0108760.18.2 
- 
 
PROF. RESP: 
BENEDITO ANTONIO PACHECO 
Nº CREA / CAU 
 
RUBRICA: 
 
APLICATIVO / VERSÃO: 
MS WORD / 2010 
ÍNDICE DE REVISÕES 
REV. DESCRIÇÃO E/OU FOLHAS ATINGIDAS 
0 
1 
EMISSÃO ORIGINAL 
REVISÃO 1 
 REV. 0 REV. A REV. B REV. C REV. D REV. E REV. F REV. G REV. H 
DATA 01-02-23 09-02-24 
PROJETO - - 
EXECUÇÃO PACHECO PACHECO 
VERIFICAÇÃO GEISON GEISON 
APROVAÇÃO - - 
AS INFORMAÇÕES DESTE DOCUMENTO SÃO PROPRIEDADE DA PETROBRAS, SENDO PROIBIDA A UTILIZAÇÃO FORA DA SUA FINALIDADE. 
RMULÁRIO PERTENCENTE À PETROBRAS N-0381 REV. L. 
 
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TÍTULO: 
ESTRUTURA METÁLICA – VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL 
 
 
 
 
 
 
ÍNDICE 
 
1. INTRODUÇÃO 3 
 
 2. OJETIVO 3 
 
3. DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA 3 
 
4. NORMA DE REFERENCIA 3 
 
5. DESCRITIVO DO ELEMENTO - ESCADA AUTO PORTANTE 3 
 
6. MATERIAL UTILIZADO NA VERIFICAÇÃO 3 
 
7. COMENTÁRIOS INICIAIS 5 
 
8. METODOLOGIA APLICADA 5 
 
9. VERIFICAÇÃO 8 
 
10. COMENTÁRIOS FINAIS 18 
 
11. CONCLUSÃO 20 
 
 
 
VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL Nº VE. BME - 02.022.024.001.R1 
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PROGRAMA: ADEQUAÇÕES CIVIS NO EDIVIT – ESCADAS METÁLICAS 
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TÍTULO: 
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1 INTRODUÇÃO 
 
Esta simulação refere-se ao projeto da ESCADA METÁLICA HELICOIDAL do Edifício Vitoria 
(EDIVIT) de propriedade da Petrobrás, localizado na Avenida Nossa Senhora da Penha, 1688, no 
município Barro Vermelho, Vitoria/ES, estado do Rio de Janeiro – RJ. 
 
2 OBJETIVO 
 
Este documento tem como objetivo: 
2.1 - Verificação de deformações, deslocamento e vibração observados em campo quando da 
estrutura sem reforço. 
2.2 - Verificação do reforço estrutural proposto com a adição de cantoneiras para a diminuição da 
simulação por elementos finitos. 
Vale ressaltar que todo o desenvolvimento baseia-se integralmente nos documentos de 
referencia (item 3), não estando relacionado com qualquer avaliação “in loco” e, portanto 
qualquer diferença referente à fabricação e instalação física certamente poderão, mas não 
obrigatoriamente resultar em comportamento diferenciado dos resultados aqui obtidos. 
 
3 DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA 
 
 DE-3601.04-8210-140-HBU-046 a 053 – ESTRUTURA METÁLICA – ESCADAS 
 DE-3601.04-8210-140-HBU-135 a 153 – ESTRUTURA METÁLICA – ESCADAS 
 DE-3601.04-8210-140-HBU-235 a 253 – ESTRUTURA METÁLICA – ESCADAS 
 
4 NORMAS DE REFERÊNCIA 
 
- NBR 6120:1980 - Cargas para o cálculo de estruturas de edificações; 
 
5 DESCRITIVO DO ELEMENTO – ESCADA AUTO PORTANTE 
O módulo da escada apresenta a configuração conforme indicada nas figuras 01 a 04, sendo 
composta por longarina tubular retangular 400x150x6,3 mm, montante fabricado em tubo quadrado 
150x150x6,3 mm e degraus fabricados em chapa xadrez dobrada com espessura 6,35mm, guarda 
corpo metálico sendo a construção totalmente soldada 
 
6 MATERIAL UTILIZADO NA VERIFICAÇÃO 
 Foram considerados os aços ASTM A 36 e ASTM A 572 (similar ao COS CIVIL 300) – Tab. 1, tab. 
2 e tab.3. 
 
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Tab. 1 - CBCA - Centro Brasileiro da Construção em Aço. 
 
Tab. 2 – Tabela de Similaridade 
 
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Tab. 3 – Tabela de Similaridade 
7 COMENTÁRIOS INICIAIS 
 
Estruturas metálicas são construções de aço, alumínio ou outros metais em formato de vigas que 
são utilizadas para suportar ou abrigar outros elementos da construção como, pisos, paredes, 
coberturas e lajes ou utilizadas como elementos de ligação tais como escadas e passarelas. 
Sua eficiência está diretamente ligada ao fato de poder ser moldada de acordo com as 
necessidades específicas de cada projeto. 
Por essa razão, torna se extremamente importante à adoção da correta determinação do tipo de 
material a ser empregado, método construtivo e principalmente metodologia para dimensionamento 
e verificação de maneira a garantir flexibilidade e resistência adequada conforme norma ou padrão 
de referencia tecnicamente validados. 
 
8 METODOLOGIA APLICADA 
 
O A simulação por elementos finitos, FEA / MEF é um método utilizado para obter uma solução 
numérica para um determinado problema estrutural mecânico. 
O método em geral é aplicado quando não é possível obter uma solução analítica do problema. 
No campo da engenharia de estruturas, o objetivo do método dos elementos finitos é determinar o 
estado de tensão e de deformação de um elemento estrutural sujeito às ações externas. 
 
No desenvolvimento desta simulação foram utilizados 02 softwares. 
 
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O ANSYS, incorporado no Autodesk Inventor Profissional 2023, utilizado no modo de análise 
estática, para a determinação das tensões e deformação em função de carregamentos específicos 
adotados, atendendo as recomendações normativas descritas no item 6. 
Para a simulação do comportamento e determinação de frequência natural da estrutura em estudo 
foi utilizado o NASTRAN, (NASA Structural Analisys), também presente na versão específica do 
Autodesk Inventor Profissional 2023. 
8.1 MODELO TRIDIMENSIONAL 
Obs. Desenvolvido integralmente com TODOS os elementos constantes no projeto de 
referencia, devidamente formatados a fim de possibilitar a Simulação. 
 
 
Fig. 1 – Isométrico 
 
 
Fig. 2 – Planta 
 
 
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Fig. 3 – Elevação 
 
 
 
 
Fig. 4 – Projeto de Referencia - DE-3601.04-8210-140-HBU-135-B 
 
 
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9 VERIFICAÇÃO 
9.1 - CARREGAMENTO 
 
A norma ABNT NBR 6120:1980 recomenda que para o dimensionamento de escadas deva ser 
considerado uma carga acidental distribuída de 3 KN/m² se a escada for de acesso público ou 2,5 
KN/m² se for sem acesso público. 
Carregamento referente ao Guarda Corpo foi considerado 25 kg/m sendo o total adotado 500 kg. 
 
9.2 - SIMULAÇÃOLINEAR ESTÁTICA 
 
9.3 – LINEAR ESTÁTICA – SEM REFORÇO ESTRUTURAL 
 
 
 
 
Fig. 5 – Carregamento Estático – Carga distribuída – 0,003Mpa (3kN/m²) + Sobrecarga 
Guarda Corpo – 500 kg 
 
 
 
 
 
 
 
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9.3.1 RESULTADO GRÁFICO (Tensões) 
9.3.1.1 - Von Misses Stress – Tensão máxima 
 
 Fig. 6 – Carregamento – Tensão máxima 
 
9.3.1.2 - 1st Principal Stress – Tensão de tração 
 
Fig. 7 – Carregamento – Tensão de tração 
 
 
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9.3.1.3 - 3st Principal Stress – Tensão de compressão 
 
Fig. 8 – Carregamento – Tensão de compressão 
 
 9.3.1.4 – Displacement (Deslocamento – Deformada) 
 
Fig. 9 – Carregamento – Deslocamento Total 
 
 
 
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9.3.1.5 – RELATORIO (ELEMENTOS FINITOS). 
 
9.3.1.6 – MATERIAL 
 
 
 
 
9.3.1.7 – CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO 
 
9.3.1.8 - CARREGAMENTO NOMINAL 
 
Piso 
 
 
Guarda Corpo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 9.3.1.9 – REAÇÃO 
 
 
 
 9.3.1.10 – RESULTADO SUMÁRIO 
 
 
9.4 – LINEAR ESTÁTICA - COM REFORÇO ESTRUTURAL 
 
 
Fig. 10 – Carregamento Estático – Carga distribuída – 0,003Mpa (3kN/m²) 
 
 
 
 
 
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9.4.1 RESULTADO GRÁFICO (Tensões) 
9.4.1.1 - Von Misses Stress – Tensão máxima 
 
Fig. 12 – Carregamento – Tensão máxima 
 
9.4.1.2 - 1st Principal Stress – Tensão de tração 
 
Fig. 13 – Carregamento – Tensão de tração 
 
 
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9.4.1.3 - 3st Principal Stress – Tensão de Compressão 
 
Fig. 14 – Carregamento – Tensão de compressão 
 
 9.4.1.4 – Displacement (Deslocamento – Deformada) 
 
Fig. 16 – Carregamento – Deslocamento Total 
 
 
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9.4.1.5 – RELATORIO (ELEMENTOS FINITOS). 
 
9.4.1.6 – MATERIAL 
 
 
 
 
 
9.4.1.7 – CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO 
 
9.4.1.8 - CARREGAMENTO NOMINAL 
 
Piso 
 
 
Guarda Corpo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 9.4.1.9 – REAÇÃO 
 
 
 
 9.4.1.10 – RESULTADO SUMÁRIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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9.5 – SIMULAÇÃO MODAL 
 
9.5.1 VERIFICAÇÃO DA FREQUENCIA NATURAL (SEM REFORÇO ESTRUTURAL) 
 
9.5.1.1– SUMÁRIO 
Este relatório indica os resultados referentes à simulação em modo normal (modal) determinando as 
frequências naturais do modelo de elementos finitos. 
 
9.5.1.2 - RESULTADO 
FREQUENCIA NATURAL DA ESTRUTURA - FREQ=28.855539 Hz 
DEFORMAÇÃO TOTAL (MIN=0, MAX=1,29892) mm. 
 
Fig. 18 – Frequência natural e deslocamento 
 
9.6 – VERIFICAÇÃO DA FREQUENCIA NATURAL (COM REFORÇO ESTRUTURAL) 
 
9.6.1– SUMÁRIO 
Este relatório indica os resultados referentes à simulação em modo normal (modal) determinando as 
frequências naturais do modelo de elementos finitos. 
 
 
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9.6.2 - RESULTADO 
FREQUENCIA NATURAL DA ESTRUTURA - FREQ= 0.0141276Hz 
DEFORMAÇÃO TOTAL (MIN=0, MAX= 10,46) mm. – GLOBAL 0,8mm 
 
Fig. 19 – Frequência natural e deslocamento 
 
 
10 – COMENTÁRIOS FINAIS 
 
10.1 – SIMULAÇÃO LINEAR ESTÁTICA 
 
Na Simulação linear estática, o resultado do carregamento adotado na estrutura, (3kN/m²) piso e 
Sobre Carga do Guarda Corpo (500 kg) antes da colocação dos reforços (item 9.2) e após a 
colocação dos reforços (item 9.4) na estrutura, que resultou no aumento de peso teórico, de 
2465,61kg para 2588,9kg, resultou na diminuição do deslocamento teórico total de 3,812mm 
para 3,527 mm. 
Os valores máximos pontuais na Tensão Total máxima (Von Misses), também sofreram redução 
passando de 730,8 MPa para 680,7 MPa. 
Os pontos destacados com máxima tensão se localizam nos locais de contato entre componentes 
e consequentemente com potencial deformação imediata na aplicação do carregamento. 
Verificamos que as regiões imediatamente adjacentes às citadas, Fig. 20, apresentam 
expressiva diminuição da Tensão Máxima 163,4 MPa, ficando abaixo da Tensão de 
escoamento 344,756 MPa, podendo, portanto ser desconsiderado como crítico e indicativo 
de ponto de falha por colapso ou quebra da estrutura. 
 
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Fig. 20 - Von Misses Stress – Tensão Máxima (pontual) 
 
10.2 – SIMULAÇÃO MODAL NORMAL 
 
Na Simulação Modal, adoção do reforço estrutural também resultou na redução da frequência 
natural indicando um evidente aumento da rigidez do sistema e diminuição do deslocamento 
inicial teórico de 1,29mm para 0,8mm. 
 
 
VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL Nº VE. BME - 02.022.024.001.R1 
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ESTRUTURA METÁLICA – VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL 
 
 
 
 
Fig. 20 – Posicionamento sugerido para soldagem de travamentos 
 
 
 
Fig. 21 – Posicionamento sugerido para soldagem de travamentos 
(Detalhe A) 
 
11– CONCLUSÃO 
 
Os resultados observados tanto na Verificação Estática quanto na Modal, indicam que 
mesmo com o aumento de peso com a adição de cantoneiras (método de reforço proposto) 
resulta na diminuição dos Deslocamentos Totais (item 10.1 e 10.2) indicando que a estrutura 
terá aumento na rigidez, com a consequente diminuição da vibração.