Dados técnicos · Ensaios e cálculo
Resistência das uniões StarModul: dados para o cálculo estrutural
Esta página reúne os dados que enviamos com os orçamentos para o cálculo estrutural de uma estrutura metálica aparafusada com o sistema StarModul: materiais, cargas de referência, a resistência das uniões aparafusadas da série 1010 (tração, compressão, esforço transverso e momentos), os parafusos de reforço, os vãos indicativos, os contraventamentos e os ensaios de rotura.
1 · Aspetos gerais e materiais
Cálculo estrutural de uma estrutura metálica StarModul
A estrutura é calculada como um único modelo tridimensional. As estruturas secundárias dos pré-aros de portas e janelas não são incluídas no modelo geral (do lado da segurança), salvo se forem necessárias para colocar contraventamentos como as cruzes de Santo André. O edifício é dimensionado segundo o Código Técnico espanhol (CTE) e as normas estruturais e de betão em vigor.
Materiais considerados no cálculo
| Elemento | Material | fy (N/mm²) | fu (N/mm²) | Norma |
|---|---|---|---|---|
| Perfis tubulares 100×2 e 100×3 | S250GD+Z | 250 | 330 | UNE-EN 10346 |
| Perfis ómega enformados a frio | S350GD+Z | 350 | 420 | UNE-EN 10346 |
| Laminados, contraventamentos e chapas | S275JR | 275 | 430 | UNE-EN 10025-2 |
| Parafusos correntes | Classe 8.8 | 640 | 800 | UNE-EN ISO 898-1 |
Coeficientes parciais: 1,00; 1,00; 1,25. Dados do documento «Dados básicos para o cálculo estrutural com o sistema StarModul». Nos projetos recentes o tubo também é modelado como S280 ou S355, conforme o certificado do lote.
Certificados do tubo estrutural 100×100 mm
| Tubo | Aço e revestimento | Norma | Certificado | Re (MPa) | Rm (MPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| 100×100×2 mm, 12 m | S350GD + ZM310 (zinco-magnésio) | EN 10219-1/-2 | 3.1 EN 10204 (2026) | 487–549 | 511–615 |
| 100×100×3 mm, 12 m | S350GD + ZM310 (zinco-magnésio) | EN 10219-1/-2 | 3.1 EN 10204 (2026) | 467–549 | 516–615 |
| 100×100×4 mm, 12 m | Galvanizado Z275 | EN 10305-5 | 2.2 EN 10204 (2026) | 279–318 | 371–399 |
Valores mínimos e máximos das corridas certificadas. Segundo o certificado, o S350GD+ZM310 cumpre a qualidade S355JR da EN 10219.
Uniões
Chapa de aço de 3 mm (DD11, EN 10111; certificado 3.1: Re 246 MPa, Rm 356 MPa) com zincagem eletrolítica e passivação trivalente, sem crómio VI. Marcação CE segundo a norma harmonizada EN 1090-1 (sistema 2+, EXC2), certificado de controlo da produção em fábrica 0370-CPR-2637. Reação ao fogo A1.
2 · Cargas de referência
Cargas permanentes consideradas
Pesos próprios: betão armado 25,00 kN/m³; aço 78,50 kN/m³. As cargas permanentes de referência do sistema são:
| Carga | Valor | Discriminação (kN/m²) |
|---|---|---|
| G1 · Laje de piso | 2,50 kN/m² | painel 100 mm 0,125 · placa de cimento 10 mm 0,120 · pavimento 0,305 · betonilha de piso radiante 0,950 · divisórias 1,000 · ómegas (no programa) |
| G2 · Terraço | 2,50 kN/m² | painel 100 mm 0,125 · placa de cimento 0,120 · pavimento 0,305 · betão de pendentes 1,950 |
| G3 · Cobertura ligeira | 0,40 kN/m² | painel 100 mm 0,125 · painel 35 mm 0,100 · estrutura secundária de pendente 0,125 · teto falso 0,050 |
| G4 · Fachada | 0,35 kN/m² | painel 100 mm 0,125 · acabamento exterior 0,225 |
As sobrecargas de utilização, neve, vento e sismo dependem do local e são fixadas pelo engenheiro em cada projeto.
3 · Uniões série 1010 (tubo 100×100)
Resistência das uniões aparafusadas: tabela de cargas
Valores resistentes resumidos de cada tipologia de união, obtidos nos ensaios de rotura do laboratório LERMA (UPC) com tubo de 2 mm. Forças em kN; momentos fletores em kN·m.
| União | Tipo de nó | Tração (kN) | Compressão (kN) | Esforço transverso (kN) | My (kN·m) | Mz (kN·m) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Nó de canto, 3 braços a 90° | 17,90 | 34,63 | 24,75 | 2,30 | 2,15 |
| 1010-02 | Nó em L, 2 braços a 90° | 25,00 | – | – | 3,00 | 1,70 |
| 1010-03 | 2 braços a 90° + 1 articulado | 19,46 | – | – | – | – |
| 1010-05 | Nó em T | 20,26 | – | 28,97 | 1,45 | 4,20 |
| 1010-06 | Nó de 4 braços a 90° | 21,10 | – | 23,11 | 1,07 | 2,98 |
| 1010-07 | 3 braços a 90° + 1 articulado | 21,99 | – | – | – | – |
| 1010-11 | Nó em cruz, 4 braços | – | – | 22,18 | 2,88 | 3,73 |
| 1010-13 | Ancoragem de pilar a uma superfície (base de pilar) | 20,00 | – | – | 4,00 | 1,20 |
| 1010-14 | Ancoragem articulada a uma superfície | 25,00 | – | – | – | – |
| 1010-15 | Fixação de tubo a superfície paralela | – | – | – | 2,00 | 2,80 |
| 1010-16 | Cruzamento articulado de dois tubos | 30,00 | – | – | – | – |
| 1010-17 | União articulada em T (contraventamentos) | 35,00 | – | – | – | – |
| 1010-19 | Nó a 120° (cumeeira) | 45,00 | – | – | 2,50 | 4,40 |
| 1010-21 | Emenda de 2 tubos a 180° | 65,00 | – | – | 3,20 | – |
«–»: não ensaiado. Valores indicativos de laboratório; não são resistências de cálculo. Em muitos ensaios a rotura deu-se no tubo (enfunamento ou rasgamento), não na união. Com tubo de 3 ou 4 mm a capacidade do conjunto aumenta, mas cada caso é verificado no cálculo.
Carga de rotura de cada provete (ensaios 2017–2018)
| União | Ensaio | Provete 1 | Provete 2 | Modo de rotura |
|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Tração | 19,42 kN | 17,90 kN | deformação da união |
| 1010-01 | Compressão | 34,63 kN | 35,30 kN | enfunamento do tubo |
| 1010-01 | Flexão My | 2,43 kN·m | 2,29 kN·m | deformação da união |
| 1010-01 | Flexão Mz | 2,60 kN·m | 2,14 kN·m | deformação da união |
| 1010-01 | Esforço transverso Ty / Tz | 32,29 / 24,75 kN | 27,14 / 26,56 kN | enfunamento do tubo |
| 1010-02 | Tração | 28,61 kN | 30,98 kN | deformação do tubo |
| 1010-02 | Flexão My | 2,03 kN·m | 2,27 kN·m | parafuso e deformação |
| 1010-02 | Flexão Mz+ / Mz− | 3,95 / 3,42 kN·m | 3,95 / 3,77 kN·m | deformação do nó |
| 1010-03 | Tração (braço articulado) | 19,46 kN | 20,73 kN | deformação da união |
| 1010-05 | Tração | 20,26 kN | 22,81 kN | deformação da união |
| 1010-05 | Flexão My (2017 / 2018) | 1,45 / 3,06 kN·m | 1,61 / 2,89 kN·m | deformação da união |
| 1010-05 | Flexão Mz | 4,24 kN·m | 4,20 kN·m | deformação da união |
| 1010-05 | Esforço transverso Ty / Tz | 30,31 / 34,10 kN | 28,97 / 34,06 kN | enfunamento do tubo |
| 1010-06 | Tração | 23,55 kN | 21,10 kN | deformação da união |
| 1010-06 | Flexão My (2017 / 2018) | 1,19 / 0,86 kN·m | 1,07 / 1,13 kN·m | deformação |
| 1010-06 | Flexão Mz | 2,99 kN·m | 3,59 kN·m | deformação |
| 1010-06 | Esforço transverso Ty / Tz | 23,11 / 25,55 kN | 24,35 / 34,04 kN | enfunamento do tubo |
| 1010-07 | Tração (braço articulado) | 24,22 kN | 21,99 kN | deformação da união |
| 1010-11 | Flexão My / Mz | 2,89 / 3,73 kN·m | 2,98 / 4,29 kN·m | deformação |
| 1010-11 | Esforço transverso Ty | 23,12 kN | 22,18 kN | enfunamento do tubo |
| 1010-13 | Tração | 57,12 kN | 52,32 kN | deformação da chapa |
| 1010-13 | Flexão My / Mz | 4,92 / 1,41 kN·m | 4,67 / 2,36 kN·m | deformação da chapa |
| 1010-14 | Tração | 31,36 kN | 29,78 kN | rasgamento do tubo |
| 1010-15 | Flexão My / Mz | 2,14 / 3,30 kN·m | 2,56 / 3,24 kN·m | deformação |
| 1010-16 | Tração | 30,49 kN | 34,41 kN | rasgamento do tubo |
| 1010-17 | Tração | 49,33 kN | 40,42 kN | rasgamento do tubo |
| 1010-19 | Tração | 49,99 kN | 53,14 kN | deformação do tubo |
| 1010-19 | Flexão My / Mz | 4,07 / 4,89 kN·m | 2,93 / 4,68 kN·m | deformação |
| 1010-21 | Tração | 72,75 kN | 71,88 kN | corte dos parafusos |
| 1010-21 | Flexão My | 3,59 kN·m | 3,65 kN·m | deformação do tubo |
4 · Parafusos e contraventamentos
Parafusos autoperfurantes, barras chatas e esticadores
Parafuso autoperfurante de reforço 6,3×25
As uniões são reforçadas com parafusos autoperfurantes 6,3×25, que impedem que os elementos se separem com esforços de tração. Cada parafuso dá 3,40 kN ao corte com um coeficiente de segurança adicional de 3. Cada união leva no mínimo 2 fixações em duas das faces, e a maioria leva 6 ou mais.
| Diâmetro (mm) | Tração (kN) | Corte (kN) |
|---|---|---|
| 4,8 | 9,34 | 6,58 |
| 5,5 | 12,50 | 8,95 |
| 6,3 | 14,45 | 9,40 |
Resistência mecânica do parafuso (dureza do núcleo 390 HV; superficial 560 HV).
| Parafuso 6,3: espessura da chapa (mm) | Resistência ao arrancamento (kN) | Tempo de furação (s) |
|---|---|---|
| 4 | 9,85 | 2,8 |
| 5 | 12,30 | 3,4 |
| 6 | 14,50 | 3,7 |
Contraventamentos com barra chata
Os contraventamentos são considerados tirantes que só trabalham à tração: cruzes de Santo André em barra chata 40×4 ou elementos rígidos em tubo, colocados na fachada onde os vãos o permitem.
- Barra chata 40×4 em aço S275JR: NRd = 30,0 kN à tração.
- Barra chata dupla 2 × 40×4: NRd = 62,0 kN.
- A peça que une os esticadores é a 1010-17, com 35,00 kN à tração nos ensaios, acima do que a barra suporta.
- Fixação da peça de contraventamento à estrutura com parafusos M12 da classe 8.8.
Esticadores dos contraventamentos
| Esticador | M6 | M8 | M10 | M12 | M16 | M20 | M24 | M30 | M36 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Resistência à tração garantida (kN) | 2,35 | 3,20 | 5,35 | 6,65 | 16,65 | 25,35 | 36,65 | 53,35 | 71,65 |
5 · Vãos indicativos
Vãos máximos indicativos com tubo e ómega
Vãos de referência do sistema StarModul com tubo 100×100 e perfil ómega de 200 mm. São indicativos: cada projeto é calculado.
| Elemento | Vão máx. (m) | Entre-eixo (m) |
|---|---|---|
| Cobertura, tubo ao mesmo nível | 4,50 | 1,90 |
| Cobertura, tubo ao mesmo nível | 5,27 | 1,39 |
| Cobertura, tubo em 2 níveis | 3,00 | 3,00 |
| Cobertura, tubo em 2 níveis | 3,70 | 2,15 |
| Cobertura, tubo em 2 níveis | 5,30 | 1,50 |
| Cobertura, ómega 200 | 5,36 | 1,65 |
| Laje interior, tubo duplo | 5,27 | 1,00 |
| Laje, ómega 200 | 6,50 | 0,50 |
Para pavilhões, o sistema de tubo e uniões chega a cerca de 12 m de vão; para vãos maiores, até cerca de 20 m, fazemos pavilhões em perfis IPE aparafusados.
6 · Cálculo por elementos finitos (2026)
Contraventamentos e emenda: verificação com IDEA StatiCa (Eurocódigo 3)
Em 2026 foram verificadas por cálculo, com IDEA StatiCa Connection (método de elementos finitos por componentes, EN 1993-1-8, 1-3, 1-1 e 1-5), duas uniões do sistema com tubo SHS 100×100×3 mm.
União articulada de contraventamentos
Dois perfis SHS 100×100×3 (S250) a 45° ou a 90°, com parafusos da classe 8.8. Resistência máxima para cada esforço isolado (não combinados, sem momentos):
| Configuração | Parafusos M10 8.8: axial (kN) | V horizontal (kN) | V vertical (kN) | Autoperfurantes 5,5: axial (kN) | V horizontal (kN) | V vertical (kN) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 45°, 3 parafusos por linha | 38,0 | 11,0 | 15,0 | 30,0 | 9,2 | 12,0 |
| 45°, 2 parafusos | 33,0 | 10,5 | 12,5 | 20,0 | 8,5 | 9,2 |
| 45°, 1 parafuso | 18,0 | 10,5 | 9,2 | 10,0 | 10,0 | 9,2 |
| 90°, 3 parafusos | 77,0 | 9,2 | 11,7 | 52,0 | 8,5 | 11,4 |
| 90°, 2 parafusos | 68,0 | 9,0 | 11,7 | 35,0 | 8,2 | 11,0 |
| 90°, 1 parafuso | 33,0 | 8,5 | 10,0 | 11,0 | – | 7,9 |
As memórias estudam 4, 8 e 12 parafusos no total por união (1, 2 ou 3 por linha). Valores válidos apenas para a geometria, os materiais e a disposição estudados.
Emenda de tubos
Emenda de dois SHS 100×100×3 (S280) com uma manga exterior em tubo 110×110×4 (S235) e 12 parafusos passantes M12 da classe 8.8 (6 de cada lado). União articulada (transmite esforços axiais e transversos, não momentos).
- Verificação com as cargas de um projeto real (pavilhão): carga de cálculo de ±75 kN à tração e compressão, com aproveitamento dos parafusos de 21,6 %.
- Análise de resistência última: fator de carga de 300 %, ou seja, cerca de 225 kN de esforço axial à tração ou compressão.
7 · Ensaios de rotura
Carga de rotura das uniões: ensaios no laboratório LERMA (UPC)
As uniões da série 1010 foram ensaiadas até à rotura no Laboratori d’Elasticitat i Resistència de Materials (LERMA) da Universitat Politècnica de Catalunya, em duas campanhas: maio de 2017 (relatórios 46009) e outubro de 2018 (relatórios 47008). Cada ensaio foi feito com dois provetes de tubo 100×100×2 mm, carregados até à rotura com célula de carga de 100 kN.
Cada ensaio tem a sua curva carga-deslocamento (tração e compressão) ou momento-rotação (flexão nos eixos y e z). Aqui estão as curvas de cada união (clique para ampliar).
8 · Exemplos e documentação
Exemplos de cálculo estrutural e documentos
Com cada orçamento enviamos o documento «Dados básicos para o cálculo estrutural com o sistema StarModul». Para projetos que precisam de cálculo (moradias, pavilhões, edifícios), o nosso engenheiro faz a memória de cálculo e os desenhos estruturais, orçamentados à parte.
Dados básicos para o cálculo estrutural
O documento que entregamos com cada orçamento: materiais, cargas de referência e valores de ensaio das uniões da série 1010.
- Descarregar «Dados básicos para o cálculo estrutural» (em espanhol) (PDF · 9 págs. · 0,8 MB)
Moradia unifamiliar térrea (Alicante, 2024)
Estrutura StarModul em tubo SHS 100×100×3 e 100×100×2 com uniões da série 1010, cobertura plana com perfis ómega e contraventamentos na fachada. Área de cerca de 113 m² e 4,26 m de altura até à primeira cobertura.
Contém: memória de cálculo (normas, ações, combinações, modelo 3D, verificação de barras, uniões e ómegas, reações) e desenhos estruturais (planta, cobertura, cortes e vistas 3D).
- Descarregar a memória de cálculo (em espanhol) (PDF · 118 págs. · 2,6 MB)
- Descarregar os desenhos estruturais (em espanhol) (PDF · 7 folhas · 0,6 MB)
Documentos reais: foram suprimidos os dados do cliente, do local e do projetista.
Pavilhões em perfis IPE (Torre-serona e Gabão)
Desenhos de cálculo de dois pavilhões IPE aparafusados: na página de pavilhões IPE.