Pilares com Secção Oca

Os pilares com secção oca são elementos estruturais amplamente utilizados na engenharia civil e arquitectura, caracterizados por uma geometria interna vazada. Este estudo aborda as circunstâncias de utilização, vantagens, desvantagens, aspectos de dimensionamento, materiais, exemplos práticos e considerações de manutenção, com base em normas técnicas e referências académicas.

 

Circunstâncias de Utilização

Os pilares com secção oca são preferidos em situações específicas, onde as suas características geométricas e mecânicas oferecem vantagens significativas:

1. Estruturas Sujeitas a Cargas Dinâmicas:
• Em pontes, viadutos ou edifícios altos, onde a resistência a esforços de flexão e torção é crítica;
• A secção oca proporciona maior rigidez torsional e resistência a cargas laterais, como vento ou sismos.

 

2. Optimização de Peso e Materiais:
• Em estruturas onde o peso próprio é um factor limitante, como em coberturas de grande vão ou estruturas pré-fabricadas;
• A redução de peso permite economizar em fundações e transporte.

 

3. Integração de Serviços:
• O espaço interno pode ser utilizado para a passagem de cabos eléctricos, tubulações de água, gás ou sistemas de climatização, especialmente em edifícios comerciais ou industriais.

 

4. Requisitos Estéticos e Arquitectónicos:
• A secção oca permite designs mais leves e modernos, sendo frequentemente utilizada em estruturas expostas, como pavilhões ou esculturas urbanas.

 

5. Ambientes Corrosivos ou de Alta Temperatura:
• A secção oca pode ser preenchida com materiais resistentes à corrosão ou ao fogo, aumentando a durabilidade da estrutura.

Vantagens dos Pilares com Secção Oca

1. Eficiência Estrutural:
• A distribuição do material na periferia da secção aumenta o momento de inércia, melhorando a resistência à flexão e torção;
• A relação resistência/peso é superior comparativamente a secções maciças.

 

2. Redução de Peso Próprio:
• Menor peso significa menores cargas nas fundações e menor custo de transporte e montagem.

 

3. Versatilidade de Aplicação:
• Podem ser fabricados em diversos materiais (aço, betão, compósitos) e formas (circular, rectangular, quadrada).

 

4. Integração de Serviços:
• O espaço interno pode ser utilizado para instalações eléctricas, hidráulicas ou de climatização, reduzindo a necessidade de condutas externas.

 

5. Resistência a Esforços Dinâmicos:
• A secção oca é particularmente eficaz em estruturas sujeitas a cargas variáveis, como pontes ou edifícios altos.

Desvantagens e Limitações

1. Complexidade de Fabricação:
• A produção de secções ocas, especialmente em formas não convencionais, pode ser mais complexa e dispendiosa.

 

2. Risco de Acumulação de Água:
• Em ambientes exteriores, a secção oca pode acumular água, levando a problemas de corrosão ou congelamento.

 

3. Dificuldade de Inspecção e Manutenção:
• O espaço interno pode ser de difícil acesso, complicando a inspecção e reparação de eventuais danos.

 

4. Custos Iniciais Elevados:
• A fabricação e montagem de pilares ocos podem ter custos iniciais superiores aos de secções maciças.

 

5. Comportamento em Caso de Colapso:
• Em situações de sobrecarga extrema, a secção oca pode apresentar falhas catastróficas devido à instabilidade local da parede.

Materiais Utilizados

1. Aço:
• Secções ocas de aço são amplamente utilizadas devido à sua elevada resistência e facilidade de fabricação;
• Exemplo: Perfis tubulares circulares ou rectangulares.

 

2. Betão Armado:
• Pilares de betão armado com secção oca são utilizados em estruturas de grande porte, como pontes ou edifícios altos;
• O betão pode ser pré-moldado ou moldado no local.

 

3. Compósitos:
• Materiais compósitos, como fibra de carbono ou fibra de vidro, oferecem elevada resistência e leveza, sendo utilizados em aplicações especiais.

Exemplos Práticos

1. Torre Eiffel (Paris, França):
• Utiliza secções ocas em ferro forjado, combinando leveza e resistência.

( https://www.paristickets.com/pt/eiffel-tower/architecture/ )

2. Ponte Vasco da Gama (Lisboa, Portugal):
• Os pilares ocos em betão armado suportam cargas dinâmicas e ambientais extremas.

( https://www.lusoponte.pt/vasco-da-gama/projecto/principais-caracteristicas )

3. Estádio Olímpico de Pequim (China):
• A estrutura utiliza secções ocas de aço para criar uma cobertura leve e esteticamente impressionante.

(https://pt.wikiarquitectura.com/constru%C3%A7%C3%A3o/Estadio-olimpico-de-Pequim/ )

Manutenção e Durabilidade

1. Protecção contra Corrosão:
• Em estruturas de aço, a aplicação de revestimentos protectores ou a utilização de aço inoxidável é essencial;
• Em estruturas de betão, a utilização de betão de alta resistência e armaduras protegidas é recomendada.

 

2. Drenagem do Espaço Interno:
• Em ambientes exteriores, a secção oca deve ser equipada com sistemas de drenagem para evitar a acumulação de água.

 

3. Inspecção Regular:
• A inspecção periódica do espaço interno e da parede da secção é crucial para garantir a integridade da estrutura.

Conclusão

Os pilares com secção oca são uma solução estrutural eficiente e versátil, adequada para uma variedade de aplicações. A sua utilização deve ser cuidadosamente planeada, considerando as vantagens e desvantagens, bem como as especificidades do projecto. A optimização do dimensionamento, a escolha adequada de materiais e a manutenção regular são factores críticos para o sucesso desta solução.

Fontes e Referências Bibliográficas

UniAsen. Seções ocas: características e aplicações. Disponível em: https://uniasen.com/pt/produtos/secoes-ocas/ . Acesso em: 30 de janeiro de 2025.

SkyCiv. (2019). Benefits of different steel sections. Disponível em: https://skyciv.com/pt/technical/benefits-of-different-steel-sections/ . Acesso em: 30 de janeiro de 2025.

Outra Bibliografia Consultada

Carvalho, A. L. (2013). Modelação de pilares ocos de betão armado e pré-esforçado [Dissertação de Mestrado, Universidade do Porto]. Repositório Aberto da Universidade do Porto. Disponível em: https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/67435/2/64831.pdf

Gomes, R. F. (2016). Estudo de ligações viga-pilar usando perfis retangulares ou quadrados ocos [Dissertação de Mestrado, Universidade de Coimbra]. Estudo Geral - Universidade de Coimbra. Disponível em: https://estudogeral.uc.pt/bitstream/10316/38460/1/Estudo%20de%20ligacoes%20viga%20pilar%20usando%20perfisretangulares%20ou%20quadrados%20ocos.pdf

ResearchGate. (2003). Comportamento de vigas de betão armado de secção oca submetidas a flexão, corte e torção. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/242301936_Comportamento_de_vigas_de_betao_armado_de_seccao_oca_submetidas_a_flexao_corte_e_torcao . Acesso em: 03 de fevereiro de 2025

 

Autor: Eng.º Francisco Quisele Jr.

Data de publicação: 05/02/25