Não ignore a popularização do conhecimento sobre edifícios industriais com estrutura de aço de portal
De um modo geral, um edifício industrial com estrutura de aço tipo portal é um construção industrial Com estrutura de aço como principal sistema de sustentação. Seu núcleo de design reside no uso da estrutura de aço do tipo portal como principal suporte de sustentação — com o formato de portas comuns, é simples, porém estável o suficiente para suportar o peso da estrutura principal do edifício. É também um tipo leve comum, com os principais componentes de sustentação, incluindo vigas e colunas de aço, apresentando um layout geral em forma de "porta" que caracteriza edifícios industriais com estrutura de aço do tipo portal.
A forma estrutural dos edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal pode ser ajustada de forma flexível às necessidades reais. Especificamente, os edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal leve são ideais para edifícios de oficinas de aço sem guindastes de produção, enquanto os guindastes para serviço pesado são essenciais para quem precisa de guindastes para transportar materiais/equipamentos pesados. Em termos de layout, eles oferecem opções de vão único, vão duplo e vão múltiplo, e podem ser equipados com beirais, anexos ou até mesmo atualizados paraedifícios de aço de vários andares conforme as necessidades do projeto. Modificações personalizadas (por exemplo, beirais impermeáveis, pequenos anexos auxiliares) também podem ser adaptadas para eles.
Essas vantagens tornam os edifícios industriais com estrutura de aço tipo pórtico adequados às necessidades da indústria da construção. Sem colunas de sustentação excessivas, evitam obstruções na colocação de equipamentos de fábrica, no armazenamento de mercadorias em depósitos ou na facilitação das operações dos trabalhadores. Além disso, seus principais componentes podem ser pré-fabricados em fábricas e montados no local — o que não apenas encurta o ciclo de construção dos edifícios industriais com estrutura de aço tipo pórtico, como também garante uma qualidade consistente. Além disso, possuem forte resistência a ventos, neve e terremotos, garantindo estabilidade a longo prazo.
Hoje em dia, os galpões industriais com estrutura de aço em pórtico não são apenas a primeira escolha para oficinas fabris e grandes áreas de armazenamento, mas também são confiáveis para espaços comerciais e instalações culturais e de entretenimento. De fato, todos os projetos que necessitam de espaço interno aberto priorizam galpões industriais pré-fabricados com estrutura de aço em pórtico, pois equilibram funcionalidade, eficiência e durabilidade — razões essenciais para sua popularidade na construção moderna.
Entenda facilmente os componentes e detalhes estruturais de edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal
Nos principais componentes estruturais de edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal, colunas e vigas de cobertura podem ser projetadas como elementos treliçados ou em forma de H com alma sólida. Para reduzir o consumo de aço, esses elementos também podem adotar uma seção transversal variável com base na distribuição do diagrama de momento fletor. Embora os elementos com alma sólida utilizem um pouco mais de aço, são fáceis de fabricar e amplamente utilizados em projetos práticos de edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal.
Para a estrutura secundária de edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal, o aço de paredes finas formado a frio é preferível para terças de cobertura e cintas de parede; se o espaçamento entre colunas da planta for superior a 12 m, as terças do tipo treliça são mais econômicas. Como elementos de flexão, a estrutura secundária conecta-se à estrutura rígida principal por meio de parafusos — ela suporta as cargas do sistema de fechamento, transfere-as para a estrutura principal e fornece suporte lateral para aumentar a estabilidade geral da estrutura principal em edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal.
O núcleo do sistema de fechamento para edifícios industriais com estrutura de aço em pórtico são os painéis de revestimento, geralmente feitos de chapas finas de metal perfiladas ou outros materiais compósitos leves. Esses painéis são conectados à estrutura secundária por meio de métodos específicos para suportar cargas externas, como vento, neve e cargas de construção. Vale ressaltar que os painéis de revestimento não são apenas suportados pela estrutura secundária, mas também podem fornecer suporte lateral para a estrutura secundária, aumentando sua estabilidade até certo ponto.
Além disso, depois que os painéis de revestimento são conectados à estrutura secundária, eles formam uma forte rigidez ao cisalhamento em seu próprio plano — um fenômeno comumente conhecido como “efeito diafragma”. Esse efeito permite que os edifícios industriais com estrutura de aço de portal carregada no plano tenham certo desempenho estrutural espacial.
Além disso, os contraventamentos de cobertura e os contraventamentos entre colunas de edifícios industriais com estrutura de aço em pórtico são geralmente projetados como elementos de tração, sendo os contraventamentos de aço transversais tensionados a escolha preferencial. Se a estrutura incluir guindastes com capacidade superior a 5 toneladas, os contraventamentos entre colunas devem ser substituídos por cantoneiras de aço ou outros contraventamentos de aço de seção transversal. Para os contraventamentos entre colunas na parte estrutural do mezanino de edifícios industriais com estrutura de aço em pórtico, também devem ser selecionados cantoneiras de aço ou outros contraventamentos de aço de seção transversal.
De acordo com as necessidades arquitetônicas atuais, elementos de estrutura de aço de diferentes tamanhos podem ser dispostos e combinados para formar uma variedade de formas estruturais, que atendem às necessidades de uso de diversos edifícios térreos. As formas comuns incluem aquelas com mezaninos parciais, com ventiladores ou parapeitos, com alpendres e com beirais salientes. Eles também podem ser projetados como de inclinação única, múltiplos vãos com cumeeira única e inclinações duplas, múltiplos vãos com cumeeiras múltiplas e múltiplas inclinações, e vãos altos e baixos combinados. Além disso, estruturas de aço de pórtico do tipo estrutura também são utilizadas em alguns cenários.
▪ Formas básicas de Edifícios de estrutura de aço de portal
▪ Juntas locais do segundo andar referem-se a sistemas de estrutura de vários andares
Nas formas estruturais derivadas de estruturas de aço de portal, o equipamento de guindaste também pode ser disposto de forma flexível de acordo com as necessidades reais, e espaços parciais no segundo andar podem ser adicionados ao mesmo tempo.
Essencialmente, os pórticos de duas águas também pertencem à categoria de pórticos de múltiplos vãos; a principal diferença está nas colunas intermediárias, cuja orientação da seção é girada em 90 graus em comparação com as colunas dos pórticos convencionais.
Seleção de aço para edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal com base em padrões e classes comuns
A seleção de aço para edifícios industriais com estrutura de portal deve ser baseada nas normas nacionais chinesas Código para Projeto de Estruturas de Aço (GB 50017) e Especificação Técnica para Estruturas de Aço de Edifícios Leves com Estrutura de Pórtico (GB 51022). Os tipos de aço mais utilizados e seus cenários de aplicação são os seguintes:
O aço Q235, a escolha mais comumente utilizada e econômica, possui um limite de escoamento de 235 N/mm² e possui boa resistência, ductilidade e soldabilidade. Atende aos requisitos da maioria dos edifícios com pórticos sem guindastes ou com guindastes de pequena tonelagem; não é apenas o material preferido para pórticos principais (vigas, colunas), mas também o aço geralmente utilizado para estruturas secundárias (terças, cintas de parede);
O aço Q355 (anteriormente designado como Q345) é adequado para componentes mais críticos, com um limite de escoamento de 355 N/mm². Sua resistência é aproximadamente 36% superior à do aço Q235. Quando a estrutura tem um grande vão, carga pesada (como em guindastes de grande tonelagem) ou grande espaçamento entre colunas, o uso do aço Q355 pode reduzir efetivamente o tamanho da seção transversal dos componentes e economizar no consumo de aço. Embora seu preço unitário seja ligeiramente mais alto, ele oferece maior economia geral e é frequentemente usado em estruturas principais (vigas, colunas) sujeitas a grandes cargas.
Aços de maior resistência, como Q390, Q420 e Q460, raramente são utilizados em pórticos e são considerados apenas em projetos de grande porte com guindastes especiais para serviços pesados ou condições extremas de carga. Em geral, o aço Q235B ou Q355B é comumente usado para pórticos principais (vigas, colunas), enquanto o aço Q235 é geralmente adotado para estruturas secundárias (terças, cintas de parede).
Princípios práticos de layout para edifícios industriais com estrutura de aço em pórticos
O layout dos Edifícios Industriais com Estrutura de Aço em Pórtico segue uma lógica de planejamento sistemática, com foco em estruturas rígidas laterais, contraventamentos longitudinais, sistemas de fechamento e estruturas secundárias. Os detalhes são os seguintes:
- Layout da estrutura rígida lateral (sistema principal de resistência à força lateral): Como o "esqueleto" de edifícios industriais com estrutura de aço em pórtico, as estruturas rígidas laterais suportam todas as cargas verticais e laterais. Para vãos, eles devem ser determinados com base nos requisitos do processo, como largura da linha de produção, layout do equipamento e passagens logísticas. O vão econômico comum varia de 18 m a 36 m; vãos maiores (por exemplo, acima de 45 m) são tecnicamente viáveis, mas exigem comparação econômica — às vezes, o uso de treliças ou suportes é mais econômico. As estruturas rígidas laterais podem ser dispostas como vão único, vão duplo ou vão múltiplo. Em layouts com vão múltiplo, as colunas intermediárias geralmente adotam a forma de colunas com extremidades de pinos, que são articuladas às vigas para simplificar a construção e economizar materiais. O espaçamento das colunas (ou seja, a distância entre as estruturas rígidas) é um fator-chave que afeta o consumo de aço e a economia; o espaçamento econômico comum das colunas é de 6 m a 9 m, e 7.5 m ou 8 m é amplamente utilizado em cenários sem guindastes ou com guindastes de pequena tonelagem. Aumentar o espaçamento entre colunas (por exemplo, para 12 m) aumentará significativamente o consumo de aço para vigas de estrutura rígida e vigas de guindaste, mas reduzirá o número de estruturas rígidas e fundações — são necessárias compensações abrangentes, e o consumo de aço para terças e cintas de parede também aumentará proporcionalmente. A altura do beiral é determinada pela altura livre de serviço, altura do topo do trilho do guindaste e altura da estrutura do telhado; a inclinação do telhado é geralmente de 5% a 10% (aproximadamente 1/20 a 1/10) — uma inclinação muito pequena é desfavorável para a drenagem, enquanto uma inclinação muito grande aumenta o volume da construção e o consumo de aço.
- Layout do sistema de reforço longitudinal (garantindo estabilidade geral): O sistema de contraventamento longitudinal atua como os "ligamentos" de edifícios industriais com estrutura de aço de portal, conectando estruturas rígidas laterais individuais em um todo espacial estável para resistir a cargas longitudinais (como cargas de vento longitudinais, forças sísmicas e forças de frenagem longitudinais de guindaste) e garantir estabilidade durante a instalação. Em relação às posições de layout, o contraventamento horizontal do telhado geralmente é disposto nas baias finais (primeira ou segunda) e nas baias intermediárias das seções de temperatura em certos intervalos (por exemplo, ≤ 60 m); para oficinas longas, juntas de expansão de temperatura devem ser definidas, com contraventamento instalado em ambos os lados das juntas. O contraventamento entre colunas deve ser disposto nas mesmas baias que o contraventamento horizontal do telhado para formar um sistema de treliça resistente a forças laterais, transferindo cargas para a fundação. Para formas de layout, geralmente são utilizadas formas transversais de aço redondas cruzadas (apertadas com esticadores) ou formas transversais de aço angular — o contraventamento de aço redondo é leve e econômico, suportando apenas a tensão (projetado como membros de tensão), tornando-se a forma mais comum. Quando o contraventamento transversal não puder ser instalado em locais com grandes aberturas de portas ou passagens, o contraventamento de portal pode ser utilizado. Suas principais funções incluem fornecer pontos de apoio fora do plano para colunas de estrutura rígida, reduzindo seu comprimento efetivo, transferindo e resistindo a forças horizontais longitudinais e garantindo a estabilidade geral da estrutura durante a instalação.
- Sistema de fechamento e layout da estrutura secundária: O espaçamento entre terças e cilhas de parede em edifícios com estrutura de aço em pórtico é determinado principalmente pela resistência e rigidez dos painéis de cobertura e das paredes, com um espaçamento comum de 1.5 m. Para reduzir o comprimento efetivo fora do plano das terças e cilhas de parede e melhorar a capacidade de carga, um sistema de tirantes e escoras (geralmente feito de aço redondo) deve ser instalado para formar um sistema de suporte de força estável. Colunas de vento são dispostas em empenas para suportar as cargas de vento transmitidas pelos painéis de parede de empena; suas extremidades superiores são articuladas às vigas rígidas da estrutura por meio de chapas terminais, permitindo a transferência de forças horizontais e verticais.
- Resumo do processo de layout principal: O processo de layout principal de edifícios com estrutura de aço em pórtico segue a lógica de “orientado para a demanda → planejamento preliminar → layout sistemático → cálculo e otimização”. Primeiramente, determine o vão, a altura, a tonelagem do guindaste e as posições das portas com base nos requisitos do processo; em seguida, confirme inicialmente o espaçamento economicamente razoável das colunas (por exemplo, 7.5 m) e a inclinação do telhado (por exemplo, 1/10); em seguida, organize as estruturas rígidas laterais para formar o sistema de suporte de carga principal; em seguida, instale o contraventamento longitudinal, definindo o contraventamento do telhado e o contraventamento entre colunas nos vãos finais e no meio das seções de temperatura para construir uma estrutura espacial estável; posteriormente, organize razoavelmente as estruturas secundárias, como terças, cintas de parede e seus sistemas de tirantes; finalmente, configure o sistema de empena e organize as colunas de vento. Por fim, todos os layouts devem ser modelados, calculados e otimizados usando software de cálculo estrutural (como PKPM, YJK) para garantir que todos os princípios de layout sejam atendidos.
Pontos de projeto para edifícios industriais com estrutura de aço em pórtico: resistência sísmica e proteção contra incêndio
Ao projetar edifícios industriais com estrutura de aço em pórtico para resistência sísmica, o primeiro ponto a ser considerado é a racionalidade do layout geral: a massa e a rigidez da estrutura da oficina devem ser distribuídas uniformemente. Isso garante que a oficina suporte a força uniformemente e se deforme coordenadamente sob ação sísmica, minimizando o risco de sobrecarga local e danos estruturais subsequentes causados por rigidez irregular. Para o projeto estrutural transversal, estruturas rígidas são mais adequadas, ou estruturas nas quais a treliça do telhado e as colunas formam um certo grau de consolidação — este projeto aproveita ao máximo o desempenho de suporte de carga da estrutura de aço, reduz a deformação estrutural transversal e aumenta ainda mais a capacidade sísmica.
É particularmente importante observar que a maioria dos danos em oficinas industriais com estrutura de aço em pórticos é causada pela instabilidade dos elementos estruturais, e não pela resistência insuficiente dos mesmos. Portanto, o arranjo racional do sistema de contraventamento é crucial: o posicionamento adequado de componentes, como o contraventamento entre colunas e o contraventamento horizontal da treliça do telhado, pode garantir efetivamente a estabilidade geral da estrutura da oficina e evitar a instabilidade dos elementos estruturais sob ação sísmica. Além disso, o projeto dos nós de conexão estrutural deve ser rigorosamente controlado — é essencial garantir que os nós não falhem antes da seção transversal completa dos elementos estruturais, permitindo que os elementos entrem em um estado de trabalho plástico e absorvam totalmente a energia sísmica, maximizando assim a resistência sísmica do edifício.
Principais vantagens dos edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal: eficiência, peso próprio e adaptabilidade ao espaço
A popularidade dos edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal no setor industrial decorre de suas vantagens práticas em múltiplos aspectos. Começando pela eficiência da construção, os componentes estruturais de aço desses edifícios podem ser produzidos em massa em fábricas, eliminando a necessidade de trabalhos complexos de concretagem no local; uma vez transportados para o canteiro de obras, o edifício pode ser concluído apenas com a montagem dos componentes. Todo o processo é simples e eficiente, encurtando significativamente o ciclo de construção do projeto e ajudando as empresas a iniciar a produção mais rapidamente.
Em termos de peso próprio da edificação, a vantagem dos edifícios industriais com estrutura de aço em pórtico é ainda mais notável: eles podem reduzir a massa estrutural da edificação em aproximadamente 30%. Essa característica é particularmente crítica em dois cenários: um em áreas com baixa capacidade de suporte da fundação, onde o peso próprio mais leve reduz a pressão sobre a fundação e diminui o custo do reforço da fundação; o outro em áreas com alta intensidade de fortificação sísmica, onde a estrutura mais leve reduz a força inercial sob ação sísmica, resultando em uma economia abrangente muito melhor em comparação com os sistemas estruturais tradicionais de concreto armado.
Em termos de utilização de espaço e adaptabilidade funcional, os edifícios industriais com estrutura de aço tipo portal também apresentam bom desempenho. Seu vão econômico varia normalmente de 24 a 30 metros, proporcionando amplo espaço para operações e atendendo às necessidades de grandes espaços de diversas atividades industriais, como processamento mecânico e armazenagem logística. Ao mesmo tempo, o projeto estrutural oferece alta flexibilidade. As empresas podem ajustar a estrutura em configurações de vários andares ou vãos com base em suas necessidades reais de produção e até mesmo instalar equipamentos industriais especiais, como guindastes, adaptando-se totalmente aos cenários de produção de diferentes setores.
Projeto de proteção contra incêndio: resolva a deficiência de resistência ao calor do aço e evite o risco de colapso
Edifícios industriais com estrutura de aço em pórtico apresentam uma fraqueza notável: a baixa resistência ao fogo de suas estruturas de aço. Quando a temperatura do aço ultrapassa 100°C, seu desempenho muda gradualmente com o aumento da temperatura: a resistência à tração diminui continuamente, enquanto a plasticidade aumenta; quando a temperatura atinge 500°C, a resistência do aço cai a um nível extremamente baixo, incapaz de suportar o peso do edifício, o que pode eventualmente levar ao colapso da estrutura de aço.
Portanto, os códigos de projeto estipulam claramente que, se a temperatura da superfície da estrutura de aço puder estar acima de 150°C em um ambiente, medidas de isolamento térmico e proteção contra incêndio devem ser tomadas. Atualmente, a solução mais comumente utilizada na indústria é a aplicação de revestimentos resistentes ao calor na superfície da estrutura de aço. Esses revestimentos formam uma camada de isolamento térmico em ambientes de alta temperatura, retardando o aumento da temperatura do aço, ganhando tempo para o resgate em caso de incêndio e protegendo o desempenho do aço da degradação rápida, evitando efetivamente o risco de desabamento do edifício.
Sobre o Autor: K-HOME
K-home Estrutura de aço Co., Ltd cobre uma área de 120,000 metros quadrados. Estamos envolvidos no design, orçamento do projeto, fabricação e instalação de estruturas de aço PEB e painéis sanduíche com qualificações gerais de contratação de segundo grau. Nossos produtos abrangem estruturas de aço leve, Edifícios PEB, casas pré-fabricadas de baixo custo, casas de contêineres, aço C / Z, vários modelos de chapa de aço colorida, painéis sanduíche de PU, painéis sanduíche eps, painéis sanduíche de lã de rocha, painéis de câmaras frigoríficas, placas de purificação e outros materiais de construção.