MECOM - Mestrado Profissional em Construção Metálica

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Andaimes : a evolução do sistema e novas aplicações na construção metálica.
(2017) Campolina, Felipe de Paula; Aguiar, Tito Flávio Rodrigues de; Araújo, Ernani Carlos de; Aguiar, Tito Flávio Rodrigues de; Araújo, Ernani Carlos de; Souza, Flávio Teixeira de; Grillo, Antônio Carlos Dutra
Os andaimes, como são conhecidos hoje, são fabricados com uma finalidade aparentemente única, servindo como construções auxiliares provisórias que possibilitam executar trabalhos em qualquer altura, e atendem principalmente ao enorme mercado da construção civil. Com as evoluções operadas ao longo dos últimos 100 anos, provenientes de décadas de pesquisas contínuas, associadas com inúmeras experimentações de ordem prática, esses componentes vêm se tornando cada vez mais atraentes devido à grande flexibilidade que nos proporcionam. O nível tecnológico em que o sistema de andaime se encontra atualmente já nos permite vislumbrar novas possibilidades de uso, além do que estamos acostumados a ver. Exemplos de aplicações alternativas nos mostram as novas formas de utilização que vêm acontecendo ao longo dos anos e que ainda devem ser bastante aprimoradas, pois se encontram carentes de pesquisas que orientem da melhor forma a aplicação dos andaimes nesse uso não planejado inicialmente para eles. Este estudo pretende abordar a história e a evolução dos sistemas de andaimes e avaliar e destacar as principais características da produção contemporânea de edificações que vêm utilizando os andaimes convencionais como estrutura primária, ou seja, edifícios nos quais a estrutura principal é predominantemente composta pelo andaime, sejam construções de caráter temporário, sejam edificações permanentes.
Aplicabilidade da tecnologia BIM em projetos de estruturas metálicas.
(2017) Souza, Ruymar Lana de; Araújo, Ernani Carlos de; Paula, Geraldo Donizetti de; Araújo, Ernani Carlos de; Paula, Geraldo Donizetti de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Inoue, Hisashi
No atual contexto histórico, a tecnologia Building Information Modeling (BIM) é um ponto de referência na ruptura de paradigmas na construção contemporânea. Com o acelerado desenvolvimento de novas técnicas e modelos gerenciais e o avanço das tecnologias da informação e da comunicação e sua utilização no processo do projeto, é inegável o impacto de tais inovações no setor da construção, em especial, na construção industrializada. O BIM, por excelência, sintetiza no âmbito da Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC) este conjunto de mudanças e inovações e representa a materialização dos preceitos da Nova Filosofia de Produção (NFP) e seu desdobramento: a Engenharia Simultânea (ES). A sua difusão pelo mundo e pelo Brasil, não obstante o conjunto de desafios ainda a serem superados, tem se ampliado e indica o caminho futuro da AEC, o que demanda cada vez mais estudos e pesquisas sobre o impacto da aplicação dessa tecnologia na gestão de todo o ciclo do processo de projeto. Este estudo tem como ponto de partida este contexto de rupturas e inovações e expansão do uso do BIM, tendo como objetivo central analisar a aplicação prática do BIM em processos de projetos em estruturas metálicas. À luz dos fundamentos e conceitos da Engenharia Simultânea e seus reflexos no processo de projeto na construção industrializada, em especial nas construções em estrutura metálica, e ainda tendo como referência as abordagens encontradas na literatura, buscou-se detalhar os principais aspectos que envolvem o BIM, tais como: suas origens e fundamentos, o modelo computacional BIM, a modelagem paramétrica e interoperabilidade, plataformas digitais BIM e seus níveis de desenvolvimento, o processo colaborativo, a normatização, a difusão do BIM no Brasil, e a gestão do processo de projeto de estruturas metálicas. A contribuição deste trabalho está na análise dos elementos que compõem a tecnologia BIM e a sua relação com os aspectos teóricos mais relevantes da Engenharia Simultânea, quando da sua aplicação em projetos de estruturas metálicas. Os resultados obtidos nesta análise indicam que o conhecimento sobre o BIM torna-se, hoje, imprescindível por parte de empresas, profissionais e estudantes, o que, por sua vez, impacta na organização de toda a Cadeia Produtiva da Industria da Construção (CPIC), bem como nas estruturas e atividades do ensino, pesquisa e extensão relacionados aos cursos da AEC.
Avaliação do desempenho de soluções estruturais para tesouras de galpões industriais com ponte rolante.
(2020) Silva, Leandro Nunes da; Paula, Geraldo Donizetti de; Araújo, Ernani Carlos de; Paula, Geraldo Donizetti de; Souza, Flávio Teixeira de; Russo, Mário Luís Cabello
A tipologia estrutural de um projeto de um galpão de uso geral é comumente definida através da experiência dos projetistas e calculistas de estrutura metálica. O processo de decisão entre os diferentes tipos de sistemas estruturais não é uma matéria amplamente discutida nos projetos de engenharia civil. As competitividades das estruturas de galpões de uso geral exigem respostas rápidas e econômicas frente ao mercado consumidor. O objetivo deste trabalho foi avaliar, comparativamente, o desempenho de tesouras metálicas comumente empregadas para galpões de uso geral compostos por vigas de cobertura em perfis laminados. Para se avaliar o desempenho desses sistemas estruturais, foram considerados pórticos transversais com as seguintes tipologias de tesouras: viga de alma cheia, viga em arco treliçado e viga em treliça trapezoidal, com vãos livres de 20, 25 e 30 metros, com distância entre pórticos de 6 metros. Os galpões foram modelados, analisados e calculados no software SAP2000. Para avaliar a eficiência do sistema estrutural utilizou-se como parâmetro de avaliação a taxa de consumo de aço e a resposta estrutural dos sistemas e comparativos entre os deslocamentos. Conclui-se sobre o ponto de vista estrutural, dentre as tipologias e os parâmetros considerados nas análises, a treliça trapezoidal é a mais eficiente, apresentando menores esforços axiais, consumo de aço e deslocamentos, seguido da treliça em arco treliçado e viga de alma cheia.
Cobertura verde como alternativa sustentável para geração de renda em habitações de interesse social.
(2020) Pereira, Rondinelly Geraldo; Araújo, Ernani Carlos de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Araújo, Ernani Carlos de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Paula, Geraldo Donizetti de; Russo, Mário Luís Cabello
Frente ao déficit habitacional nacional, fazem-se necessárias propostas de Habitações de Interesses Social (HIS) que possam atenuar esse problema, atendendo às necessidades dos usuários quanto a critérios de segurança e habitabilidade e, também, aos aspectos sociais e econômicos. Sistemas construtivos industrializados, como as construções metálicas, por suas características inerentes podem contribuir consideravelmente com esses fatores. Diante do exposto, este trabalho tem por objetivo investigar se a implantação de cobertura verde em condomínio de HIS na cidade de Ouro Preto, MG, configura uma alternativa sustentável, capaz de gerar renda para auxiliar no custeamento de financiamento da edificação. A metodologia é pautada em um estudo de caso de caráter dedutivo tendo sido realizados trabalho de campo em parceria com universidades brasileiras e norte-americanas. Os resultados mostraram que além dos diversos benefícios ambientais das coberturas verdes em maior ou menor escala, o cultivo de horta em HIS pode contribuir significativamente com a complementação da renda familiar para pagamento das parcelas de financiamento. Foram avaliados dois cenários: o primeiro com o cultivo de três espécies distintas em mesma proporção de área e o segundo com maior disposição de área para a espécie mais rentável. O segundo cenário se mostrou mais lucrativo e a renda mensal gerada corresponde a 65% e 99% do valor da 1ª e 234ª parcelas, respectivamente e, a partir desta parcela, a renda simulada cobriria o valor das parcelas gerando lucro, podendo alcançar até 130% na 420ª parcela, a última do financiamento. Com a adoção de métodos como o cultivo por células, rotação de culturas, uso de compostagem e combate natural às pragas é possível aprimorar o resultado no cultivo das hortas. Visando ainda a eficiência do sistema e da edificação para complementação de renda foi possível inferir que o uso de aquecedores solares, energia fotovoltaica, águas de aquíferos locais e reuso de águas cinzas e pluviais podem contribuir significativamente para economia familiar, além se serem estratégias que minimizam impactos ambientais.
Contribuições de lajes de piso na rigidez e estabilidade horizontal de edifícios de andares múltiplos estruturados em aço.
(2018) Silva, André Herculano da; Araújo, Ernani Carlos de; Paula, Geraldo Donizetti de; Araújo, Ernani Carlos de; Paula, Geraldo Donizetti de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus
O presente trabalho tem como principal premissa a análise estrutural para verificações das contribuições das lajes de concreto armado atuando como diafragma rígido para promover os aumentos da rigidez frente aos deslocamentos horizontais e estabilidade horizontal de edifícios de andares múltiplos, estruturados em aço. Desta forma, são realizadas análises estruturais por meio de modelagens tridimensionais de um edifício modelo, variando a altura total e a tipologia de contraventamento, submetendo-o aos carregamentos verticais e horizontais pertinentes, além da comparação das análises linear e não linear, afim da obtenção comparativa dos principais resultados importantes e inerentes à concepção estrutural. Para atingir esses objetivos, utilizouse o programa de cálculo SAP2000, para as modelagens estruturais, sendo que os resultados finais permitirem concluir a importância das lajes de concreto armado para promover a estabilidade global do edifício, bem como evidenciar que as mesmas proporcionam maior rigidez aos pórticos verticais de estabilização destes modelos, além de serem elementos arquitetônicos fundamentais, garantindo menores deslocamentos horizontais quando sujeitos às ações horizontais solicitantes devidas ao vento. E ainda, reservando-se a garantia da preservação dos principais aspectos de desempenho estrutural, como a segurança, a economia, o controle de vibração, durabilidade e a manutenção do projeto arquitetônico precursor da estrutura.
Estudo de viga metálica de alto desempenho com desvios de tensões (VADT).
(2019) Mafra, Bernardo Marteleto; Araújo, Ernani Carlos de; Araújo, Ernani Carlos de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Paula, Geraldo Donizetti de; Rodrigues, Francisco Carlos
Neste trabalho, propõe-se pesquisar um modelo estrutural inovador para garantir a eficiência estrutural e resistência de uma viga de aço. Essa proposta é uma opção para as vigas de aço de alma cheia que pode absorver as cargas de lajes maciças ou semi-industrializadas mistas como as lajes com formas de aço incorporada, popularmente conhecidas como steel deck. Eventualmente, é uma alternativa para as diversas possibilidades arquitetônicas com o módulo de comprimento igual a 3,0m e seus múltiplos. Partindo de modelos estruturais conhecidos e consagrados como viga-vagão e viga Vierendeel, evoluiu-se como proposta desse trabalho para o desenvolvimento da “viga de aço com desvios de tensões” (VADT). A solução desta nova proposta é inspirada nos princípios de funcionamento dos arcos milenares, usando barras retas de perfis tubulares de aço de seção quadrada que acompanham tangencialmente um arco de geratriz circunferencial. A geometria de uma telha fôrma é a referência utilizada para definir algumas dimensões da viga VADT, como a flecha e a distância entre os banzos horizontais superiores e inferiores. Por exemplo, a flecha e a altura da viga são iguais à distância entre duas ondas consecutivas da chapa. Aplica-se o software SAP 2000 para as modelagens e análises estruturais comparativas. Conclui-se que o modelo criado proporciona alta rigidez às cargas rotineiras e relativamente altas e apresenta outras vantagens para soluções técnicas na Arquitetura e Engenharia. Além disso, mesmo não sendo uma solução treliçada, a viga proposta possibilita uma economia da ordem de 40% em peso e custo quando comparada com vigas de alma cheia. Essa é uma solução que não explora todas as potencialidades de resistências dos aços estruturais, mas explora principalmente da criatividade do modelo estrutural proposto, e assim, chega-se a um novo tipo de viga de aço com alto desempenho. Validações experimentais no futuro são necessárias para confirmações das hipóteses iniciais e comparações com as análises numéricas.
Experimentação no ensino-aprendizagem da construção : um edifício-ferramenta para novas práticas didático-pedagógicas.
(2017) Oliveira, Marcos Mascarenhas Franchini de; Araújo, Ernani Carlos de; Aguiar, Tito Flávio Rodrigues de; Araújo, Ernani Carlos de; Aguiar, Tito Flávio Rodrigues de; Arcipreste, Cláudia Maria; Grillo, Antônio Carlos Dutra
O presente trabalho tem como objetivo discutir alternativas no ensino de profissionais do campo da construção civil que permitem o trânsito entre diferentes conhecimentos e que, de fato, propiciam o desenvolvimento de uma transdisciplinaridade na concepção de projetos, criatividades e aplicações práticas dos jovens e futuros profissionais. A partir de referências e obras análogas, sobretudo a partir da experiência dos Grandes Ateliers d’Isle d’Abeau, inaugurado em 2002 na França, propõe-se projetar e levantar a viabilidade da implantação de um edifício com ações de sustentabilidade em prol dos cursos que lidam com construção, design e arte em Ouro Branco/MG, cidade a 32 km de Ouro Preto. Entre os resultados deste estudo figuram um experimento que se deu por meio de um workshop de fabricação digital e o projeto do edifício em si, que permitiram a aproximação de diferentes disciplinas e a realização da construção de estruturas e espaços. Através do encontro entre os atores envolvidos na construção, desde a implementação dos materiais ao ambiente construído, mostra-se possível aproximar culturas historicamente distantes, tais como arte, arquitetura, engenharia e design.
Investigação de estruturas arqueadas pela teoria da estática gráfica.
(2019) Sousa, Mariana Moreira Queiroz de; Vale, Clécio Magalhães do; Araújo, Ernani Carlos de; Vale, Clécio Magalhães do; Araújo, Ernani Carlos de; Souza, Flávio Teixeira de; Gomes, Adriano Pinto
Os arcos, juntamente com as abóbadas, são um dos grandes elementos da evolução da ciência estrutural. Estruturas arqueadas compõem a arquitetura ocidental e oriental, e, assim, fazem parte de forma significativa do patrimônio histórico, em grandes edifícios emblemáticos. Durante séculos, sua utilização se fundamentou em regras estruturais baseadas na tradição e no conhecimento empírico, mas com o surgimento da ciência moderna, se desenvolveram ferramentas que possibilitaram a compreensão científica do comportamento estrutural e a elaboração de regras para o seu cálculo. Dessa forma, o conhecimento empírico juntamente com regras básicas para um pré-dimensionamento de estruturas foram se perdendo com o tempo. Este trabalho de pesquisa envolveu uma consulta ampla de autores de referência da estática gráfica para recuperar esse conhecimento e facilitar a compreensão de arquitetos sobre o equilíbrio e o pré-dimensionamento de estruturas arqueadas. Para isso desenvolveu-se comparações entre as teorias e métodos abordados e como produto do trabalho projetou-se uma estrutura arqueada baseada unicamente nos parâmetros da estática gráfica. Através de um triângulo de forças e de operações vetoriais determinou-se a linha de empuxo adequada para a estrutura projetada a fim de garantir que a mesma é estável. Conclui-se que ainda que embora os métodos empíricos tenham sido abandonados e muitas vezes substituídos por cálculos construtivos, o seu ensino ainda é de extrema importância para os profissionais de arquitetura pois norteiam o desenvolvimento projetual, considerando à dificuldade intrínseca dos cálculos tradicionais e são a expressão da experiencia adquirida nos canteiros de obras.
Investigação do potencial hídrico e propostas de intervenções para fortalecer o ecoturismo no distrito de Santa Rita de Ouro Preto, OP-MG.
(2021) Diniz, ThaÍs Stefany; Araújo, Ernani Carlos de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Araújo, Ernani Carlos de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Souza, Flávio Teixeira de; Lage, Carmem Miranda
O distrito de Santa Rita de Ouro Preto, MG, localizado a aproximadamente 130 km da capital do estado, Belo Horizonte, está situado no Quadrilátero Ferrífero e é popularmente conhecido pela sua riqueza geológica, vasta biodiversidade e um clima subtropical com temperaturas médias de 18°C. Situado entre os divisores de águas das bacias hidrográficas dos rios Doce e São Francisco, conta com um alto potencial hídrico, com nascentes pouco conhecidas, cachoeiras, barragem, etc. Destaca-se, também, pelas atividades minero-artesanal devido à extração de esteatito, utilizado industrialmente para exportação, além de ser matéria prima para as atividades de produção manual de utensílios em pedra-sabão. Entretanto, essa extração interferiu negativamente na região devido à exportação ilegal e desordenada, fomentando a escassez da matéria prima de boa qualidade, além de impactar o ambiente. Nesse contexto, visualiza-se que o potencial hídrico disponível no distrito poderia ser explorado pelos diversos ramos do turismo, bem como para abastecimento, proporcionando atividades que possibilitariam maior interação entre os moradores e geração de empregos, melhorando o aspecto econômico da localidade e da cidade de Ouro Preto, no geral. Com essas considerações, este trabalho teve como objetivo a investigação sobre o potencial hídrico dos mananciais, com intuito de analisar sua disponibilidade na região, e a proposição de soluções, no ramo da engenharia civil, de forma a promover a geração de renda no distrito por meio do turismo. Para o desenvolvimento da pesquisa, foi proposta a realização de uma investigação em campo para fazer um levantamento sobre o potencial hídrico da região de Santa Rita de Ouro Preto, MG. Assim, foram elaboradas sugestões de exploração dos recursos hídricos disponíveis como forma de promover melhorias no aspecto ambiental, econômico e turístico regional, sempre visando a sustentabilidade.
Pré-fabricação em arquitetura : projeto de sistema construtivo modular a partir da interação arquiteto/ambiente produtivo.
(2017) Valério, Tiago Viegas; Vale, Clécio Magalhães do; Araújo, Ernani Carlos de; Vale, Clécio Magalhães do; Aguiar, Tito Flávio Rodrigues de; Santos, Roberto Eustáquio dos
A produção de edificações industrializadas em um ambiente de fábrica foi tema de interesse de arquitetos em diversos momentos da história. A possibilidade de produzir casas como se produzem automóveis levou a experiências notáveis de onde são possíveis extrair lições preciosas. Este tema continua despertando profundo interesse, e as ferramentas digitais disponíveis, aliadas à grande oferta de materiais e sistemas industrializados, são recursos que proporcionam aos arquitetos, hoje mais do que nunca, a capacidade de explorar a pré-fabricação de construções. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de estudos conceituais de habitações unifamiliares de pequeno porte que foram elaborados a partir de uma interação estabelecida entre arquiteto e ambiente produtivo, buscando reconhecer as capacidades tecnológicas das empresas envolvidas e avaliar em que aspectos esta interação impacta o projeto arquitetônico. Foram usados sistemas construtivos em madeira e aço, buscando explorar as potencialidades específicas de cada material. Os estudos conceituais levaram em conta os conceitos de coordenação modular, produção digital, flexibilidade, mobilidade, sistemas estruturais leves, produção seriada e sistemas construtivos de ciclo aberto ou fechado.
Premissas práticas para o transporte e montagem de sistemas estruturais de aço.
(2018) Costa, Raphael Henrique; Araújo, Ernani Carlos de; Paula, Geraldo Donizetti de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Inoue, Hisashi; Paula, Geraldo Donizetti de; Araújo, Ernani Carlos de
Esta dissertação apresenta um estudo científico, tecnológico e econômico sobre processos de transporte e montagem de estruturas em aço, elaborado por meio da análise e interpretação de informações obtidas em levantamentos bibliográficos, estudos de campo e experiências profissionais. Sendo assim, são abordadas as diversas etapas do transporte e da montagem das estruturas metálicas. A metodologia consiste em avaliar os processos de execução de projetos, de montagem e de logística de transporte, por meio de pesquisa bibliográfica. Para análise de eventuais deficiências ou erros, durante os processos de montagem e transporte, são realizados estudos de casos. Para avaliação dos riscos oriundos de erros durante o processo de montagem, é modelada uma edificação em estrutura metálica, por meio dos softwares CypeCAD e SAP 2000. Por fim, são analisados os custos dos processos de transporte e montagem. A pesquisa tem como objetivo geral apresentar procedimentos padrões e soluções de eventuais erros recorrentes, que contemplem premissas práticas referentes ao transporte e montagem de edificações estruturadas em aço, incluindo técnicas, equipamentos, mão de obra, planejamento e custos. Conclui-se que existem cuidados a serem observados, afim de não cometer erros construtivos em transporte e montagem deste tipo de estrutura, os quais são facilmente evitáveis por meio de projetos eficientes e planejamento. Observa-se que os critérios dos vínculos adotados em projeto devem ser reproduzidos na obra, o mais próximo possível da concepção teórica. Por fim, constata-se que o custo total da montagem de uma estrutura metálica pode corresponder até metade do valor global da obra. Em relação ao transporte, constata-se que o mesmo corresponde à uma pequena porcentagem do valor global da obra, desde que a logística de transporte seja bem planejada.

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