Autor: CLEBIO DA SILVA ROSA
CREA – SP: 5069195216 – Eng. Civil – Pós graduado em eng. de segurança do trabalho e contra incêndio e pânico
Estudos do Polipropileno [H 202 HC] como Vigas Baldrames:
Resumo:
Nesta etapa de modelagem e simulação, foram estudadas as propriedades mecânicas do Polipropileno [H202HC] aplicado como elemento estrutural de fundação rasa, conhecida como Viga Baldrame, por meio de modelagem e simulação computacional. O estudo foi desenvolvido com base nas normas ABNT NBR 15575-2:2013 (Edificações Habitacionais – Desempenho – Parte 2: Requisitos para os Sistemas Estruturais) e NBR 6122:1996 (Projeto e Execução de Fundações). A análise foi realizada utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) no software Autodesk Inventor Professional 2025, considerando o comportamento mecânico do polipropileno obtido por meio de ensaios reais de tração (Relatório Braskem – Nota QM 30268). Além disso, Ghorbani et al. (2020) investigam o comportamento mecânico do polipropileno e de seus compósitos sob carregamentos estruturais, discutindo propriedades como resistência mecânica, comportamento à compressão, efeitos viscoelásticos (como fluência) e as principais limitações e potenciais aplicações do material em elementos submetidos a esforços.
Resumindo (as hipóteses usadas):
- Carga da parede: ≈ 0,94 tf/m → ≈ 4,7 tf em 5 m
- Carga da laje EPS (exemplo com 2,5 m de faixa): ≈ 1,27 tf/m → ≈ 6,35 tf em 5 m
- Carga total na viga baldrame: ≈ 2,2 tf/m → ≈ 11 tf nessa parede de 5 m
2.0 Planta Baixa da Viga Baldrame 3D:
2.1 Figura 01: Imagem 3D da viga baldrame(PP):
3.3 Dados dos resultados Ensaios Físicos:
4.0 CONDIÇÕES DE APOIO E CARREGAMENTOS:
4.1 Apoio:
A viga trabalha apoiada diretamente sobre o solo, não existindo vão livre. O comportamento estrutural equivale a um radier rígido, onde o deslocamento é fortemente restringido pela reação vertical do solo.
- Carga Permanente:
Carga aplicada na simulação:
- Carga total = 2,50 toneladas = 24,5 kN
Distribuição:
- carga atuando no trecho superior da peça
- combinação típica de peso de paredes + laje + solo
5.0 IMAGEM DA MALHA TETRAÉDRICA DO SISTEMA:
6.0 RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS: TENSÕES-Mpa
(VIGA BALDRAME)
6.1 DISCUSSÕES DO RESULTADO: TENSÕES-Mpa.
A Figura apresenta a distribuição da tensão equivalente de von Mises ao longo da viga. As regiões com maior concentração ocorrem nas transições geométricas entre a mesa superior e as paredes laterais, especialmente próximas dos reforços internos. Essa concentração é esperada devido:
- à mudança brusca de rigidez local,
- à geometria do perfil (quinas vivas e interseções),
- ao contato com o solo na região inferior que restringe o movimento.
Mesmo assim, a tensão máxima observada é de aproximadamente 2,8 MPa, valor extremamente baixo quando comparado à tensão de escoamento média do material (41,1 MPa) obtida nos ensaios físicos. Isso corresponde a apenas 6,8% da capacidade de escoamento do Polipropileno, garantindo ampla margem de segurança.
7.0 RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS: DEFORMAÇÃO
(VIGA BALDRAME)
7.1 DISCUSSÕES DO RESULTADO: DESLOCAMENTO .
7.2 Deslocamento Vertical :
O deslocamento vertical máximo registrado foi de 0,444 mm, valor extremamente reduzido para uma peça de PP — um material normalmente mais flexível do que aço ou concreto. A razão para a flecha quase nula é o fato de a viga estar apoiada diretamente no solo, o que:
- diminui drasticamente o vão livre,
- atrai esforços para o apoio,
- reduz deformações,
- aproxima o comportamento de um radier rígido.
Mesmo aplicando um fator de fluência conservador de longo prazo (φ = 3), o deslocamento estimado seria de cerca de 1,33 mm, ainda muito abaixo do limite funcional adotado para elementos de fundação rasa (2 mm).
8.0 VERIFICAÇÃO ANALITICA DA FLUÊNCIA (CREEP).
Para estruturas de PP submetidas a carga estática prolongada:
- tensão deve ficar < 10–20% da tensão de escoamento
- deslocamentos devem ser corrigidos para considerar creep pelo fator φ:
Mesmo aplicando um fator de fluência conservador de longo prazo (φ = 3), o deslocamento estimado seria de cerca de 1,33 mm, ainda muito abaixo do limite funcional adotado para elementos de fundação rasa (2 mm).
elementos de fundação rasa (2 mm).
9,0 CONCLUSÃO.
A viga baldrame em Polipropileno H202HC apresentou desempenho estrutural plenamente satisfatório. A tensão máxima simulada (2,8 MPa) corresponde a apenas 6,8% da tensão de escoamento do material, mantendo o elemento totalmente no regime elástico. O deslocamento vertical foi reduzido (0,444 mm), e mesmo considerando fluência de longo prazo, permanece inferior a 1,5 mm, valor desprezível para fundações apoiadas no solo.
As tensões permanecem abaixo dos limites para carga permanente (10–20% da tensão de escoamento), garantindo estabilidade e ausência de deformações significativas ao longo dos anos. Assim, a peça atende com ampla margem aos requisitos de resistência, rigidez e durabilidade, sendo tecnicamente adequada para uso como fundação rasa.
10.0 AGRADECIMENTOS.
O autor, Clébio da Silva Rosa, Engenheiro Civil – CREA- 5069195216-SP, expressa seus agradecimentos ao Conselho Regional de Engenharia e Agronomia do Estado de São Paulo (CREA-SP) pelo compromisso contínuo com a valorização da engenharia, pelo suporte institucional e pela promoção de boas práticas profissionais que fortalecem o exercício técnico responsável no estado de São Paulo. O incentivo e a credibilidade proporcionados pelo CREA-SP contribuem diretamente para o desenvolvimento de pesquisas aplicadas e para o avanço da engenharia enquanto ciência e profissão.
11.0 REFERÊNCIAS.
ABNT. NBR 15575-2: Edificações Habitacionais — Desempenho — Parte 2: Requisitos para os Sistemas Estruturais. Rio de Janeiro, 2013.
ABNT. NBR 6122: Projeto e Execução de Fundações. Rio de Janeiro, 1996.
BRASKEM. Propriedades mecânicas do Polipropileno H202HC: Relatório Técnico QM 30268. São Paulo, 2023.
GHORBANI, H. et al. Mechanical behavior of polypropylene-based composites under structural loading. Materials Today, 2020.