TÉCNICAS CONSTRUTIVAS-ESTRUTURAS METÁLICAS

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Aline B. Da Silva Luisa H.Curiel Mariana N. Cavalheiro Paula L. Albano Tais A. A.Wassall Estruturas Metálicas TÉCNICAS CONSTRUTIVAS

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Aline B. Da SilvaLuisa H.CurielMariana N. CavalheiroPaula L. AlbanoTais A. A.Wassall

Estruturas Metálicas

TÉCNICAS CONSTRUTIVAS

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História do aço

A fabricação do ferro teve inicio na Anatólia, cerca de 2000 a.C., tendo sido a idade do ferro, plenamente estabelecida por volta de 1000 a.C..

Neste período, a tecnologia da fabricação do ferro espalhou-se pelo mundo. Os minérios de ferro eram encontrados em abundancia na natureza, assim como o carvão.

Atualmente a maior quantidade de matéria-prima para produção de aço é a sucata, proveniente dos resíduos de fabricação industrial. É importante ressaltar, que qualquer aço origina-se de uma jazida natural de minério de ferro.

Processo produtivo de fabricação do aço:

-preparação do minério e do carvão (mistura em alto forno);

-redução do minério de ferro;

-refino (refinado e ligado, descarbonatando-se e transformado em aço, em fornos de vários tipos);

-conformação mecânica.

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Definição do aço: o aço é uma liga-metálica composta de ferro com quantidades pequenas de carbono, manganês e silício, denominados de aços-carbonos. Os aços cujas ligas se compõe de outros elementos são chamados de aços-ligas.

Definição estrutura metálica: a estrutura-metálica baseia-se na união de elementos metálicos de seções transversais conhecidas, de forma a gerar um conjunto de determinada geometria possibilitando seu uso estrutural de forma otimizada, utilizando técnicas industriais avançadas.

Montagem

• Projeto

• Fabricação

• Transporte

• Montagem

• Testes

Ao idealizar um projeto, o projetista deve levar em conta que todas essas operações estão ligadas entre si, e tentar harmonizá-las ao máximo, com as operações de oficina realizadas em série, e sua montagem facilitada, de modo que não haja desperdício, de mão de obra, nem tampouco de custo.

Processo de montagem:

• Definição do ciclo de montagem: Escolha do método (determinação das seqüências das operações e os tempos correspondentes a cada uma delas).

• De acordo com o método definido, apontar a mão de obra mais qualificada para cada operação.

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• Evitar recortes e furos ao projetar a obra, bem como a variação do diâmetro das aberturas (a variedade das formas das peças metálicas deve ser a menor possível).

Erros nessas áreas provocam trabalho adicional, atraso na montagem, e acréscimo de custo à realização da obra.

O custo da montagem supera em 50% o da fabricação.

Para o planejamento de uma estrutura deve-se considerar se ela é média, leve ou pesada:

• Estruturas leves: de montagem própria, desnecessidade de equipamentos sofisticados para elevação e transporte.

• Estruturas médias: Permitem transporte por caminhões comuns, e na montagem os equipamentos mecânicos possuem capacidade modesta.

• Estruturas pesadas: Necessitam de equipamentos mecânicos pesados. Seus elementos estruturais precisam de adaptações especiais.

Cuidados especiais na montagem das estruturas.

• Descarga e armazenamento das peças, seguindo um agrupamento por tipo e seqüência de montagem.

• Prever a necessidade de estacionamento da estrutura, distâncias necessárias, contraventos provisórios etc.

• Prever áreas de pré-montagem dos materiais.

• Prever iluminação para o caso de trabalhos noturnos.

Inspeção de montagem:

Verificar se o montador obedeceu aos critérios mínimos de tolerância (antes, durante e após a execução da obra)

Principais itens a serem inspecionados:

• Execuções de correções de furações, cortes adicionais na estrutura, desbastamentos que não prejudiquem a integridade e a segurança da obra.

• Verificar se os espaços livres das placas de base das colunas estão devidamente preenchidos com argamassa.

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• Verificar a existência de ferrugens, rebarbas ou pinturas nas áreas de contato dos parafusos de alta resistência.

• Controle diário das ferramentas de torque à sua calibração.

Tipos de perfis

As estruturas das modernas construções de aço empregam formas padronizadas que

recebem o nome de perfis. Os mais comumente empregados nas construções são os

seguintes:

Cantoneiras, de fundamental importância na construção metálica. Sua principal

aplicação é na união de peças, em tesouras, treliças, vigas, esquadrias, etc. Tem forma

de ângulo reto e podem ser de abas iguais ou abas desiguais.

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Vigas “U”, esse tipo de perfil é muito empregado nos projetos de escadas,

plataformas, terças, longarinas, colunas, etc.

Vigas “I”e “H”, recebem esse nome pela forma que apresentam suas seções

transversais. Consta de duas abas e uma alma. Pela sua forma, são de grande valia

para suportar esforços de flexão, suas principais aplicações são em plataformas, mono

vias, pontes, pisos, em edifícios de andares múltiplos com suportes das lajes.

Chapas, podem ser grossas ou finas. Podem ser galvanizadas, com estrias na sua parte

superior para pisos (chapa xadrez), ou onduladas para coberturas e fechamentos.

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Tubulares, possuem, na maioria das vezes, seções circulares, quadradas e

retangulares. O uso de tubos podem ser em coberturas espaciais, em residências e em

projetos civis de grande porte, como edifícios de múltiplos andares, pontes, passarelas

ou shopping centers.

Dispositivos de união (Ligações)

São classificadas em ligações permanentes ou desmontáveis. As ligações permanentes

são executadas com rebites e solda, as removíveis, com parafusos e pinos.

As mais utilizadas são as ligações soldadas e aparafusadas, pois os rebites estão em

desuso e os pinos são restritos a casos especiais.

- Soldagem

Os Processos de Soldagem mais usuais são:

Arco elétrico

Por resistência

Solda a arco elétrico

“A solda é um tipo de união por coalescência do material, obtida por fusão

das partes adjacentes”

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Nos tipos mais empregados na indústria da construção, a fusão do aço é

provocada pelo calor produzido por um arco voltaico entre um eletrodo

tubular e o aço a soldar, havendo deposição do material do eletrodo.

No processo de soldagem por fusão, as peças a serem ligadas são aquecidas até seu

ponto de fusão, fazendo-se a união das mesmas diretamente ou acrescentando-se um

material adequado ao preenchimento do espaço existente entre elas.

A soldagem é amplamente usada na junção de materiais, permitindo a execução de

uniões com geometrias complicadas e garantia da perfeita continuidade das peças.

Cuidado especial deve ser tomado com construções em que as ligações dos elementos

estruturais na montagem são feitas através de solda, pois isto gera problemas

insolúveis, como: falta de prumos, falta de alinhamento e falta de garantia na

qualidade da própria solda. Podemos afirmar, sem exagero, que tal procedimento de

montagem evidência a "inexistência" de um profissional competente atuando na obra.

Vantagens

Economia de material

Ligações “mais rígidas”

Facilidade para corrigir ou efetuar modificações

Quantidade menor de peças

Melhor acabamento

Desvantagens

Energia elétrica suficiente

Maior tempo de montagem (fabricação)

Dificuldade na desmontagem

Controle de qualidade

Falta de profissionais qualificados

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- Parafusos

As ligações parafusadas são largamente utilizadas na montagem final, já em obra,

quando a estrutura está próxima de sua consolidação final. Por se tratar de uma

ligação com maior grau de flexibilidade, existe a necessidade de cuidados especiais na

sua execução para que o estado in loco da estrutura se aproxime ao máximo das

previsões de projeto.

As dimensões dos parafusos são expressas em polegadas.

Os parafusos apresentam cabeça sextavada e classificam-se em:

Parafusos comuns: são utilizados em estruturas leves e peças de menor

importância estrutural.

Parafusos usinados: apresentam custo elevado e são empregados em estruturas

sujeitas a cargas dinâmicas, como vigas de rolamento e pontes ferroviárias.

Parafusos de alta resistência: são utilizados em ligações que transmitem cargas

estáticas e dinâmicas. Resistem aos esforços de cisalhamento transmitidos por

atrito.

Vantagens

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Rapidez nas ligações

Economia em relação à energia empregada

Exigência de qualificação inferior do operário se comparada à solda

Maior suporte à fadiga

Fácil inspeção

Desvantagens

Necessitam da previsão anterior de material (parafusos e porcas)

Fabricação com medidas exatas

Mais suscetíveis a erros de detalhamento e problemas de corrosão

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Steel Frame

O sistema construtivo em STEEL FRAME é formado por perfis metálicos em aço

galvanizado, com qualidade assegurada através de rigoroso processo de

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industrialização. Os perfis metálicos, interligados através de parafusos especiais

autobrocantes, formam os painéis (paredes) que compõem um conjunto autoportante

preparado para receber todos os esforços solicitados pela edificação.

As obras realizadas a partir do STEEL FRAME apresentam leveza, uniformidade e

durabilidade. Os perfis substituem com qualidade, eficiência e durabilidade as vigas e

pilares de concreto e alvenaria estrutural.

O sistema construtivo STEEL FRAME, introduzido no Brasil pela CONSTRUTORA

SEQUENCIA, é a solução ideal para town houses, grandes unidades residências

isoladas, hotéis, restaurantes e outras edificações de porte.

O STEEL FRAME utiliza tecnologia avançada, qualidade e segurança para concluir uma

obra de alto padrão em apenas 100 dias a partir de um terreno preparado.

Este moderno processo industrial de origem norte-americana envolve um sistema com

rigoroso cronograma de montagem e mão-de-obra especializada treinada nos Estados

Unidos. Por sua versatilidade, permite variações na arquitetura, a escolha da cobertura

(tipo shingle, metálica ou convencional), utilização de diferentes acabamentos

externos (siding, tijolo aparente, argamassa, etc.) e a inclusão de opcionais como ar

condicionado central ou spleet, automação

dos controles, entre outros.

A alta confiabilidade dos projetos em STEEL FRAME é atribuída à extrema resistência

dos perfis

em aço galvanizado. Além de aceitar a aplicação de grandes esforços, o aço

galvanizado é reciclável e não polui o meio ambiente.

Sustentabilidade

Atualmente todos os envolvidos na construção civil, estão cada vez mais preocupados

com o impacto do seu trabalho, na energia e no meio ambiente, especialmente porque

certas mudanças na construção, estão se tornando obrigatórias por códigos

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governamentais. Além disso, em muitos países, mudanças estão sendo promovidas

através de orientações "Green Building" (Construção Verde).

A ênfase em projetos de construção sustentável apresenta oportunidade para o

crescimento do Steel Frame.

Subsistemas Características Vantagens

Projeto- Previsibilidade total

- Versatilidade

- Execução com pequenas

margens de erro

- Fácil adaptação às

linguagens arquitetônicas

Fundação - Tipo Radier- Execução veloz, baixo

custo

Estrutura - "Light Steel Framing" - Precisão de execução

Vedações- Seca gesso acartonado isolamento

de lã de vidro e placas cimentícias

- Conforto, acabamento e

velocidade

Instalações- Livres dentro das paredes

- PEX

- Facilidade de instalação e

Manutenção

- Velocidade de execução

Revestimentos - Subcobertura tipo "Tyvek"

- Materiais inovadores (vinil) e

convencionais

- Impermeabilização

adaptável

- Facilidade de instalação e

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manutenção

Esquadrias- PVC, moduladas, vidro duplo

- "kits portas prontas"

- Isolamento termo-

acústico

- Facilidade e rapidez na

instalação

Coberturas- Estrutura metálica, revestida com

manta asfáltica tipo shingle

- Leveza, estanqueidade e

precisão

Vantagens

O uso do aço facilita o acompanhamento da obra, reduz o custo homem/hora e

“desburocratiza” o canteiro de obras, pois não há necessidade de se manter centrais

de carpintaria, concreto armação. Além de se trabalhar em local mais limpo e

organizado, racionaliza-se o uso da madeira.

O aço é 100% reciclável e o material mais reciclado do mundo e possibilita a utilização

de estruturas mais leves, que exigem fundações de muita profundidade. Contribui

também para acelerar a obra e reduz significativamente os desperdícios e a

quantidade de entulhos e demais resíduos nos canteiros de obras.

O aço tem grande durabilidade e é extremamente adaptável.

Sob a óptica ambiental, quanto mais for utilizado o aço nas construções, menor será o

índice de reciclabilidade dos resíduos das obras, assim como aqueles gerados ao se

findar a vida útil da edificação, muitos anos depois. O aço contido nas edificações é

coletado e retorna às usinas siderúrgicas para ser reciclado, infinitamente, sem perder

nenhuma de suas qualidades. Ademais, o aço reciclado contribui para reduzir as

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emissões de CO2 do processo siderúrgico, reduzindo os impactos sobre a mudança do

clima e o consumo de recursos naturais não renováveis.

Cada tonelada de aço reciclado representa uma economia de 1140 kg de minério de

ferro, 154 kg de carvão e 18 kg de calcário, sem perda da qualidade.

Desvantagens

O uso do aço exige maior conservação das estruturas de concreto armado e maior grau

de especialização da mão-de-obra de montagem no conceito de obras e eleva o gasto

com equipamentos. No caso de construções, que são freqüentadas por muitas

pessoas, necessitando de tempo para evacuar o local, a estrutura de aço exige uma

proteção contra incêndio que aumenta seu preço. Essa proteção não é, normalmente,

exigido em estruturas de concreto armado. Atualmente no Brasil, a estrutura de aço,

em geral, ainda é mais cara que a de concreto armado para o mesmo fim, esta

característica se fortalece nas construções residenciais ou para escritórios até cerca de

40 andares e pontes de pequenos vãos.

EMPRESAS E CUSTOS

As empresas que fabricam estruturas metálicas, em geral, trabalham com base no

desenho do seu arquiteto. Levam em média, 30 dias para produzir os itens da

estrutura e, ais 60 para montá-la desde que as fundações estejam prontas. Os preços

são calculados sobre a metragem quadrada da casa e variam de acordo com os

detalhes de construção, como o número de andares e o tamanho dos vãos. Algumas

empresas que podemos destacar são:

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Codeme – de R$ 120,00 a R$150,00 por m²

Techneaço – de R$50,00 a R$150,00 por m²

ABS – de R$150,00 a R$200,00 por m²

DelfissEngenharia – de R$100,00 a R$150 por m²

O preço da montagem pode chegar até 50% a mais do que o preço de fabricação

(inclui mão-de-obra, transporte, etc.).

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