TITULO: ESTRUTURAS METALICAS EM RESIDENCIAS AUTOR: DOUGLAS EVANGELISTA DA SILVA UNITRI - UBERLANDIA SETEMBRO DE 2015.

Transcrição

1 TITULO: ESTRUTURAS METALICAS EM RESIDENCIAS AUTOR: DOUGLAS EVANGELISTA DA SILVA UNITRI - UBERLANDIA SETEMBRO DE RESUMO Este trabalho apresenta métodos de construção usados paras as estruturas metálicas em residências, e apresenta algumas vantagens de se utilizar a própria estrutura metálica nas construções, visando que o crescimento da produção das estruturas metálicas no território nacional e a aceitação das mesmas nas edificações. Vantagens como a praticidade na execução das estruturas, sendo mais velozes e com menos desperdício de materiais, e com um custo menos elevado que a estrutura convencional, assim substituindo em vários aspectos a estrutura convencional. Introdução A utilização das estruturas metálicas vem sendo feitas desde o século 19, sendo uma construção rápida e sem desperdícios. A utilização das estruturas metálicas estava sendo utilizadas mais em pontes, depois da revolução estrutural, veio a generalização das estruturas em aço, em grande porte. O uso das estruturas metálicas no Brasil, embora seja mais recente e em pequeno volume comparados a Estados Unidos e Japão, vem crescendo de uma forma consistente. A pouca utilização do aço pelo menos no Brasil, é bastante influenciada pelas estruturas de concreto armado, porem o potencial das usinas siderúrgicas é bastante alta e tem capacidade de abastecer totalmente o

2 mercado brasileiro, com o avanço das técnicas dos materiais de perfis, a utilização do material vem crescendo nas construções de grande e pequeno porte, como residências, comércios e ate mesmo habitações populares. A ideia de se utilizar as estruturas metálicas em residências esta ligada a concepção do projeto de arquitetônico do que em projeto estrutural. Por outro lado a ideia de se aumentar a utilização do aço nas edificações civis, chegou a habitação popular com kits estruturais, que podem ser montados pelo usuário em pouco tempo e sem auxilio de ferramentas especificas, o que leva a uma economia de tempo e padronização na obra. Neste trabalho são apresentadas propostas de características de uma construção residencial onde é utilizada a estrutura metálica. OBJETIVOS Os objetivos deste trabalho serão variados e dívidos em geral e específicos. Objetivo Geral Contribuir para a utilização da estrutura metálica na construção de residência de pequeno porte e demonstrar a praticidade da estrutura metálica. Objetivo Especifico Mostrar as características da estrutura em aço, vantagens e desvantagens de seu uso estrutural em residências.

3 Metodologia Este trabalho foi desenvolvido por meio de analises bibliográficas, pesquisas em sites, visitas técnicas em obras, escritórios de engenharia e arquitetura. Estes últimos descrevem as etapas do sistema construtivo de residências bem como suas vantagens e desvantagens. Justificativa A busca de soluções construtivas que apresentam inovações e tecnologia sempre foram desafios da humanidade. Segundo essa tendência, as edificações residências, está cada vez mais arrojadas, seja na forma, no método construtivo ou na utilização de materiais. Com o grande potencial siderúrgico, o Brasil tem boas chances de fazer o aço um material importante no desenvolvimento construtivo. O Brasil apesar de ser o maior produtor de minério de ferro do mundo, exportava essa matéria prima e comprava as estruturas do estrangeiro. Assim foi registrado um aumento de 8% no uso do material, condição que deve evoluir favoralmente nos anos seguintes. Após as privatizações, as grandes siderúrgicas nacionais, passaram a produzir o aço em melhor qualidade e maior quantidade, investindo em fabricação de perfis leves, que possibilitam a construção de obras de pequeno porte, com isso ocorreu uma grande redução no preço do material assim com mais facilidade de ser empregado nas edificações. A UTILIZAÇÃO ESTRUTURAL DE AÇO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

4 A utilização do ferro e do aço no mundo está presente desde os tempos antigos. Em relação a estruturas de construção civil, o ferro e aço passaram a ser aplicados em meados dos séculos XVIII e XIX e, ao mesmo tempo com o desenvolvimento da tecnologia que estava acontecendo na época, modificaram toda uma era através da Revolução Industrial no século XVIII. No princípio, como a pratica da construção estrutural em aço não era muito sustentável, a aglomeração das construções feitas em aço copiava o sistema estrutural aplicado em madeiramento, e as peças eram cobertas com alvenaria de pedras e tijolos como eram feitas as construções na época. No desenrolar-se da história verificou-se a utilização do aço na arquitetura do mundo e na arquitetura brasileira, isto é, as capacidades permitidas na produção deste instrumento, focando a importância do pensamento técnico das questões relativa ao projeto e à estrutura de aço, além da engenhosidade e apreciações artísticas para o crescimento desse tipo de arquitetura. Históricos mundiais Não se consegue definir certamente o nascimento do aço. Confiase que aparecimento incalculável de algum minério em qualquer fogueira tenha misturado acidentalmente o metal (AÇO). O indicio mais antigo deste metal é um composto de um quarteto de esferas de ferro, com a data de 4000 a.c., achadas em El-Gezivat, no Egito. O aço foi conhecido decorrente, com o uso do ferro flexível e o carvão natural. A propósito, para se fazer esse tipo de material se consumia alguns dias e ele custava caro e, portanto, por alguns séculos, o aço, assim permanecia sendo um elemento raro. Nos tempos antigos, o ferro veio trocar o cobre e o bronze na elaboração de armamentos e materiais por ser um elemento mais rígido. Essa utilização de militares lançou o crescimento das usinas fabricadoras

5 desse material e, de pouco em pouco, o material foi sendo utilizado na elaboração de maquinários e instrumentos das indústrias mais permanentes que, nesta situação, eram fabricados em madeira. Com à proporção que a humanidade vai aumentando, o ser humano passa a fazer utilização da natureza através do crescimento tecnológico e científico. Conta-se na prevalência do homem e na ultrapassagem de barreiras através do crescimento. Esse ocorrido desde o século XVII fazia segmento da classe raciocínio burguesa que aumentava cada vez mais nesta época. Os princípios do capitalismo misturaram-se ao crescimento das tecnologias. Ao decorrer dos séculos, recentes meios técnicos e científicos foram produzindo-se, e aconteceu seu ponto máximo na Revolução Industrial. Na vista capitalista, apareceu com a acumulação de faturamento pela mediocracia, procurava o desenvolvimento da elaboração para a conquista de benefícios. O aumento da tecnologia desses anos levou a aparição de um maquinário mais recente para atingir esse desenvolvimento. O maquinário impulsionado com à força motriz através da evaporação foi uma amplo descobrimento e o ferro foi o componente essencial para a elaboração, portanto o ferro se conduzia a ser um material mais rígido. Os maquinários de vapor, os altos-fornos, na qual era elaborado o ferro, conseguiram ter suas grandezas desenvolvidas. Este e outras invenções deram um grande entusiasmo à usina siderurgia: em um pouco menos de vinte anos, a elaboração de ferro no pais da Inglaterra quadruplicou e o seu custo despencou rigorosamente. Em meados do século XVII, analises eram constituídas com o intuito de se elaborar energia a vapor e ferro em um preço baixo. Entretanto, o ferro atingiu uma pequena área na arquitetura e engenharia

6 até neste período, e era utilizado em sua grande preparação de elementos de enfeites. Com o aumento dos meios metalúrgicos, no desfecho do século XVIII e no século XIX, a formação de ferro e do aço, neste período ainda, passa a ser em grandeza industrial, o que ocorre o baixo consumo dos elementos. Em 1856, a descoberta do inglês Henry Bessemer de que a injeção de um jato de ar no ferro em fusão eliminaria quase todo carbono do banho, convertendo desta forma o ferro-gusa em aço, permitiu a produção do aço em escala realmente industrial, baixando seu preço a um sétimo do valor que vigorava antes da introdução do novo processo. A indústria siderúrgica é obrigada a se aprimorar para atender à demanda de um mercado em ebulição na Europa e nos Estados Unidos. Essa grande demanda é consequência do desenvolvimento dos transportes, principalmente da criação das ferrovias. O crescimento da indústria siderúrgica, certamente promovido pela implantação das redes ferroviárias, não somente britânicas como também europeias, ensejou a perspectiva de produção de ferro e aço em uma escala nunca vista anteriormente.

7 Portanto, apareceu a necessidade de serem fabricadas pontes e viadutos em enorme escala, eram essas as duas primeiras grandes colocações do ferro e do aço nas construções civis. As pontes em estruturas metálicas eram fabricadas primeiramente com ferro fundido, depois com aço modificado e, posteriormente, começaram a ser fabricadas com aço laminado. Uma referencia dessas construções é a ponte acima do rio Severn, na Inglaterra, construída entre 1775 e 1779 pelo industrial Abraham Darby. A primeira ponte construída em ferro fundido era conceituada em um avanço da tecnologia, mas ainda usava os princípios construídos nas pontes de madeiramento e pedra. Com o aumento da malha ferroviária, apareceram programas recentes de arquitetura, como construções de apoio, estações, galpões para abrigo dos trens e edifícios administrativos. Esses recentes tipos de construções, em grande parte, precisavam ser inovadas em suas estruturas, pois deviam preservar enormes vãos livres para proteger todo o aumento dos trilhos nas estações. A partir deste momento, o uso do sistema estrutural metálico passa a ser estendida a outros tipos de construções. Construções em madeira, como moinhos e tecelagens, e com isso, coberturas em forma de cúpulas são alteradas pelo sistema estrutural em ferro. O elemento passa a ser considerado como uma das soluções para alcançar uma maior durabilidade contra o fogo. Definição esta, que tardiamente percebeu-se que o ferro evidente tinha um comportamento indevido de torção em grandes temperaturas, mas isso foi solucionado tardiamente com a alteração do ferro pelo aço e com o aumento de tecnologias de proteção contra incêndio. De pouco em pouco, a utilização do ferro nas edificações civis se modificaram com os meios industriais que deixam sua elaboração em grande escala e ampliou sua possível aplicação.

8 Aparece então, uma recente utilização arquitetônica: os locais de comércio com passagens cobertas chamadas de galerias. Em Paris, as grandes galerias foram construídas na metade do século XIX, e podem ser igualadas a uma enorme loja de departamento, já a partir do século XX começou a utilização do sistema estrutural metálico em pequenas edificações e casas. Histórico Brasileiro Portugal não tinha a costume nas usinas de ferro e aço, primeiramente no Brasil os materiais de ferro fabricados foram produzidos pelos escravos, que traziam a sabedoria estrangeira para o nosso país. Entre as primeiras décadas do século XIX, foram conhecendo acumulo de carvão e minerais abundantes em ferro no sudeste do país, onde foram estabelecidas as primeiras fábricas de ferro. Os elementos feitos eram de má qualidade, pois era abundante em fósforo, que diminuía sua ductilidade e o tornava frágil. Seu preço também era elevado, devido à dificuldade de locomoção para os principais centros urbanos, que se situavam no litoral. Devido a esses fatores, o ferro produzido no país não conseguiu competir com o material que era importado da Inglaterra. Com a vinda da corte portuguesa para o Brasil aumentou o comércio com a Inglaterra, através de inúmeros tratados assinados por Portugal. Isso também contribuiu para que a disputa com os materiais ingleses retirassem o aumento da usina metalúrgica no país. O Brasil então começou, a obter materiais modernos, resultado de um processo tecnológico de qualidade para a época, não passando por um meio de industrialização. O ferro chegado ao país vinha em forma de materiais terminados, como grades, guarda-corpos, máquinas industriais e agrícolas. A importação ajudou para o aumento das ferrovias

9 e, como na Europa, foram fabricadas inúmeras estações e edifícios de base com o sistema estrutural em ferro fundido. Em meados da segunda metade do século XIX, a burguesia resultante, enriquecida pela cultivação do café (na região sudeste) e da borracha (na região norte) e pelo aumento do comércio, voltava-se para o consumo dos produtos europeus. Construções inteiras são compradas, desde teatros, mercados até estações ferroviárias. Seus edifícios [...] vinham completos e podiam ser montados facilmente. Os componentes modulados, em ferro fundido, formavam a estrutura que era montada com a ajuda de uns poucos parafusos. Frisos e acabamentos ornamentais eram acrescentados ao gosto do usuário, para criar instantaneamente um estilo. Junto a Primeira Guerra Mundial, a chegada do ferro e do aço é complicada e a busca por estes produtos amplia. Junto a isso, as usinas siderúrgicas começam a aumentar no Brasil. Por volta de 1917 e 1930, com a formação, em Sabará/MG, da Companhia Siderúrgica Brasileira, a siderurgia nacional deu um amplo passo com a fabricação de um altoforno mais desenvolvido. No ano de 1922 a empresa modificou-se na Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira, e em 1937, abriu uma fabrica em João Monlevade/MG, que passa a construir perfilados de pequeno porte e arames. Em 1930, a produção da Belgo-Mineira e de outras pequenas instalações somava 21 mil toneladas de aço e 36 mil toneladas de ferro-gusa, e as importações de artefatos

10 de ferro e aço ultrapassavam a cifra de 300 mil toneladas. No ano de 1930, o presidente Getúlio Vargas aplica lucros para que o Brasil possa se desenvolver, e as usinas siderúrgicas se expandem para sustentar as construções recentes de fábricas. A indústria consistente acaba criando grandes ganhos para as siderúrgicas, que não aplicariam na construção civil e aumentaram revertidos para ajudar a outros setores das usinas industriais, de preferência o automobilístico. Entretanto no desfecho dos anos 50 e 60, o sistema estrutural em aço inicia-se para ser usado no Brasil. Neste período, o sistema estrutural em aço era utilizado essencialmente como um esqueleto interno estrutural da edificação e seu sistema estrutural em aço eram pouco trabalhados. Na década de 80, a usina siderurgia do Brasil entram em um escalão perfeito, com materiais que possuem atestados de qualidade atribuídos pelo mundo. Nesta época também, a aplicação do sistema estrutural em aço como apresentação na arquitetura passa a ser considerável, quando o sistema estrutural em aço começa a aparecer nas fachadas das construções e a fazer parte da arquitetura. De pouco em pouco, os arquitetos passam a fazer esse tipo de sistema estrutural como parte associado da formação e da concepção de seus esquemas. O fortalecimento das industriais siderúrgicas no país passa-se de importador para exportador de materiais em ferro e aço. Entretanto, as grandes siderúrgicas construídas, eram companhias de alto escalão em base de construção, do qual as alterações e utilidades de ampliação são vistas, mas sua atividade nos comércios realiza-se de um jeito mais devagar, conforme a enorme dificuldade do governo. Portanto, a construção civil parou de ser, algum tempo, uma forma para esse termo. Porem nos anos 90 começasse a privatização dos estabelecimentos, com a utilização de crescimento em seu comercio. Nesse período, a edificações civis passam a ser um enorme cliente em

11 frequência. Com isso, o desentusiasmo do comercio das usinas indústrias de grande porte fez com que os empreendedores fossem colocados em áreas de diversas partes. O Processo Siderúrgico para a Produção do Aço A usina metalúrgica é um aglomerado de cuidados físicos e químicos a que os minerais são postos para a obtenção dos elementos químicos. A usina siderúrgica é a qualificação feita para a metalurgia do ferro e do aço, que produzem os materiais utilizados na construção dos elementos estruturais. Quando se utiliza o desfecho sistema estrutural metálico, inúmeras vezes, o ferro e o aço são equivocadamente falados como um elemento igual. É interessante a separação dos mesmos, pois adquirem fisionomias modificadas e são usadas na fabricação de elementos estruturais com diferentes termos. Os elementos ferro e aço adquirem matérias-primas básicas igualadas: o minério de ferro e o carvão, podendo ser vegetal ou mineral. O minério de ferro é feito pelo material químico ferro (Fe), que é achado basicamente no meio ambiente com o formato de óxidos (Fe + O). Os objetivos dos elementos ferro e aço é retirar o oxigênio da sua estrutura. O componente químico ferro (Fe) é retirado do minério por grandes temperaturas, encontrado dentro de fornos de grande qualidade, extraindo-se o oxigênio na vinda do carvão natural, ou seja, vegetal, ou mineral, este derradeiro conhecido como coque. O coque, é um elemento abundante em carbono, é produzido pelo carvão mineral ungido por grandes temperaturas.

12 O carvão natural teve a utilização pioneira no Brasil, em consequência à enorme demanda da nossa mata auxiliar, mas, com o desenvolvimento do desmatamento e com a ausência de uma política de reflorestamento do nosso meio ambiente, sua utilização foi diminuída, causando o desenvolvimento dos preços. Os meios siderúrgicos para a elaboração do aço é feito na aplicação do ferro achado no minério, através das perdas adiantadas das contaminações finais. 1º. Preparo de matérias-primas (minério de ferro e carvão minera): na Sinterização, é produzido o sínter, que é o minério de ferro aglutinado, pois seus finos são indesejáveis para o processo de obtenção do ferrogusa no alto-forno; na Coqueria, é produzido o coque (carvão mineral sem impurezas). 2º. Produção do ferro-gusa no alto forno: o princípio básico de operação de um alto-forno é a retirada do oxigênio do minério, que assim é reduzido a ferro (ferro-gusa). 3º. Produção do aço: na Aciaria, é feito o processo de refino do ferrogusa, transformando-o em aço, e o ajuste da sua composição final, de acordo com o tipo de aço produzido. 4º. Conformação mecânica (Lingotamento e Laminação): o aço em estado líquido é moldado e, em seguida, laminado, sendo conformado nos produtos desejados (chapas grossas, chapas finas, perfis, etc.). O ferro fundido difere substancialmente do ferro forjado ou batido. Este último consiste em uma forma razoavelmente pura do metal com granulação lenhosa, que pode ser trabalhado de diversas maneiras: torcido, martelado, enrolado, cortado ou esticado, tanto a quente, quanto a frio. O tratamento na forja aumenta a elasticidade do material, enquanto

13 que a fundição aumenta sua rigidez, diferenciando esses dois tipos de ferro. Como é facilmente moldável, o ferro fundido foi utilizado durante muitos anos na fabricação de elementos estruturais, principalmente colunas e arcos, e de decoração. Apesar de possuir uma boa resistência à compressão, resiste somente a leves tensões elásticas (tração), devido ao alto teor de carbono. Através da mudança da composição química do aço, podem-se obter variações nas características físicas dos produtos finais. A adição de elementos químicos é feita quando o material já está isento das impurezas do minério e em sua forma líquida. Com o desenvolvimento da construção civil e da arquitetura, criaram-se aços mais resistentes e mais leves, específicos para fins estruturais, ou seja, com elevada resistência mecânica e resistência à corrosão. Estes aços são obtidos pela adição controlada de determinados elementos químicos que lhes conferem características específicas, ou mesmo pela eliminação de produtos indesejáveis. Outros resíduos, oriundos de outras etapas da linha de produção, também são aproveitados pela indústria: a escória do alto forno compõe 70% da matéria-prima de alguns tipos de cimento, e a escória da aciaria pode substituir a brita de pedra na construção civil. Aços Estruturais O termo aços estruturais designa todos os tipos de aço que, devido às suas propriedades, são ideais para o uso em elementos estruturais de edificações. Esses podem ser classificados de acordo com suas propriedades e possuem as seguintes características:

14 Aço-Carbono: De acordo com a NBR 6215 Produtos Siderúrgicos, o aço-carbono é aquele que contém elementos de liga em teores residuais máximos admissíveis. Esses elementos são: Cromo, Níquel, Alumínio, Cobre, Silício e Manganês. São denominados aços de média resistência mecânica. Aços de Baixa Liga / Aços Patináveis: São aços com média e alta resistência mecânica, resistência à corrosão atmosférica e excelente soldabilidade. O uso de aços com alta resistência mecânica proporciona uma redução de espessura das peças estruturais, se comparado aos aços-carbono, o que implica um menor consumo de material, sendo recomendado para a construção civil. Porém, esse tipo de aço possui uma maior complexidade na fabricação, ocasionando custos maiores, sendo necessário um estudo da viabilidade econômica para sua utilização. Aços Resistentes ao Fogo: Os aços resistentes ao fogo são basicamente resultantes da modificação de aços resistentes à corrosão atmosférica. As adições são ajustadas sempre no limite mínimo possível, para garantir um valor elevado de resistência mecânica à tração, sem prejudicar sua soldabilidade e a resistência à corrosão atmosférica, intrínseco do aço de origem. Vantagens e desvantagens na utilização de estrutura metálica e concreto armado em construção civil Em vários elementos utilizados nas construções civis, o sistema estrutural em aço é dono de vários aspectos que possam trazer vantagens de todos os parâmetros que, decerto, adaptam vantagens em seu uso. Embora não causem patologias quando ao uso em construções civis, é preciso colocar algumas desvantagens como referencia ao seu uso.

15 Figura 1 - Estrutura em Aço e Estrutura em concreto Silva, Douglas E. (2015). Vantagens da estrutura metálica na construção civil Podem-se falar as principais vantagens do uso do aço estrutural: a) Grande rigidez do elemento em vários estados de requerimento: tração, compressão, flexão, etc., o que concorda com os materiais estruturais para aguentarem enormes cargas apesar das dimensões dos perfis que os estruturam. b) Ainda que a grande massa específica do aço, no critério de 78,50 KN/m 3, o sistema estrutural metálico é menos denso do que, por exemplo, o sistema estrutural de concreto armado, equilibrando, assim, fundações menos complicadas. c) O domínio dos elementos oferece enorme vantagem de proteção, em vista do seu meio de construção que faz um elemento único e igual, com limites de escoamento, ruptura e módulo de elasticidade bem estabelecida. d) As grandezas dos componentes estruturais oferecem grande margem de proteção, pois hajam sido construídos em oficinas, são demarcados e montados mecanicamente, executando as obras em curto prazo.

16 e) Mostra alternativa de desmontagem da estrutura e depois seu reaproveitamento em algum outro local de trabalho. f) Mostra alternativa de alteração de perfis componentes estrutural de uma forma mais fácil, que permite a ação de eventuais reforços de sistema estrutural. Vantagens da estrutura de concreto armado na construção civil Pode-se falar dos princípios das vantagens do uso do concreto armado na construção civil: a) Permite variadas formas. O preço dos elementos é pequeno, tem-se uma boa atitude contra incêndios e seu meio construtivo é conhecido. b) Podem ser construídas praticamente em todos os locais independentemente de vendedores específicos. Podendo atender qualquer modelo feito arquitetonicamente. O concreto pode adquirir subprodutos de outros meios industriais, como, por exemplo, a escória de alto-forno, o que lhe confere características de sustentabilidade. Desvantagens da estrutura em aço na construção civil Podem-se citar as principais desvantagens da utilização do aço estrutural: a) Limitação de fabricação em função do transporte até o local da montagem final, assim como custo desse mesmo transporte, em geral bastante oneroso. b) Necessidade de tratamento superficial das peças estruturais contra oxidação devido ao contato com o ar, sendo que esse ponto tem sido minorado através da utilização de perfis de alta resistência à corrosão atmosférica, cuja capacidade está na ordem de quatro vezes superior aos perfis de aço carbono convencionais.

17 c) Necessidade de mão de obra e equipamentos especializados para a fabricação e montagem. d) Limitação, em algumas ocasiões, na disponibilidade de perfis estruturais, sendo sempre aconselhável antes do início de projetos estruturais, verificar junto ao mercado fornecedor, os perfis que possam estar em falta nesse mercado. Considerações básicas Segue as considerações básicas para utilização de laminados. Normas utilizadas As normas utilizadas para utilização de estruturas metálicas devem estar em conformidade com as seguintes associações: - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR 8800 Projetos e Execução de Estruturas de Aço de Edifícios" Método dos Estados Limites 1986 (São aqueles perfis obtidos pelo corte, composição e soldagem de chapas planas de aço, permitindo grande variedade de formas e dimensões de seções). - American Institute of Steel Construction "Load & Resistance Factor Design" -Volumes 1 e 2 Segunda Edição. - American Welding Society - AWS D1.1. "Structural Welding Code" American Society for Testing and Materials - High Strength Bolts for Structural Steel Joints ASTM A NBR 8681/ É determinada convencionalmente pela máxima tensão que pode ser aplicada a um corpo-de-prova do material considerado, até o aparecimento de fenômenos como ruptura ou deformação específica excessiva.

18 Principais unidades utilizadas - Comprimento: cm, mm - Área: cm 2 - Momento de inércia: cm 4 - Módulo de resistência elástico: cm 3 - Módulo de resistência plástico: cm 3 - Raio de giração: cm - Força: KN - Tensão: KN/cm 2 - Deslocamento: cm Materiais - PERFIS GERDAU AÇOMINAS ASTM A 572 Grau 50 - Cantoneiras laminadas ASTM A 36 - Chapas de ligação ASTM A 36 - Parafusos ASTM A 325N tipo 1 - Eletrodos E 70XX - Barras de armadura CA 50 - Concreto f ck =20 Mpa g =24 KN/m3 - Conectores de cisalhamento: tipo Stud, atendendo às exigências da NBR 8800/86. Compatibilidades de materiais Devem ser tomadas precauções na utilização de diferentes aços na concepção da mesma ligação. Por exemplo, deve-se evitar a utilização de elementos com diferentes composições químicas (aços patináveis com aços carbono), sob o risco de que, em certas condições ambientais, ocorra corrosão galvânica. Esse tipo de ataque intensificará a degradação

19 do material menos nobre, que nesse caso é o aço carbono (seja ele ASTM A 36 ou ASTM A 572). A utilização de aços de baixa liga e alta resistência, tais como o ASTM A 572 Grau 50, implica no emprego de parafusos ASTM A 325N Tipo 1, enquanto que, para os aços patináveis, devemos utilizar obrigatoriamente parafusos ASTM A 325 Tipo 3 Grau A. Com relação aos eletrodos revestidos deve-se utilizar, para os aços de baixa liga e alta resistência tais como o ASTM A 572 Grau 50, eletrodos do tipo E 70XX. Para os aços patináveis os eletrodos do tipo E 7018W ou E 7018G são necessários. Fundações para estrutura metálica A escolha de uma fundação deve ser feita depois que constatar que a mesma satisfaz as condições técnicas e econômicas da obra prevista. Assim sendo classificadas em fundações diretas e profundas, onde fundações diretas são aquelas que são rasas, ou seja, não muito profunda, e fundações profundas são aquelas que atingem um nível muito maior que as fundações diretas, para obter assim tensões admissíveis compatíveis com o peso da estrutura, onde essas fundações transmitem tensões ao solo indiretamente, através de atritos entre suas superfícies laterais e o solo.

20 Figura 2- Residência em estrutura metálica (Silva, Douglas E. 2015). Construção da Fundação Para começar a executar a fundação da residência em estrutura metálica é preciso limpar o local, ou seja, o terreno aonde vai ser construído a residência. Depois do terreno limpo o mestre de obras junto ao engenheiro, fazem a demarcação do gabarito referencial, contendo os eixos das faces laterais e a referencia do nível da construção. Esse gabarito é feito no esquadro aonde solicita o projeto, em seguida deve-se proceder à correta compactação do solo, para obter uma boa camada de suporte com o uso do sapo mecânico (compactador de solo). Para uma construção de uma fundação de uma residência em estrutura metálica é preciso executar as estacas e os radier, (tipo de estrutura de fundação superficial, feito de ferragens e de concreto armado ou protendido), que receberá todo o peso da estrutura metálica. E as estacas são furos de vários metros abaixo do solo, essas estacas são feitas através de maquinas e a profundidade delas são conforme o projeto solicita, essas estacas servem para distribuir as cargas da estrutura ao solo. Depois de construir os radier e as estacas, são construídas as valetas, onde elas vão ser as responsáveis para ligar um radier ao outro, assim distribuindo o peso das estruturas nas estacas, e descarregando finalmente no solo.

21 Figura 3- Sapata de uma residência em estrutura metálica (Silva, Douglas E. 2015). Em outro caso se o terreno aonde vai ser construído a residência for muito desnivelada a construção desses radier e valetas são feitas através de formas de madeiras, aonde são postas as ferragens e concretadas assim depois que o concreto estiver curado retirasse as formas e começasse a execução dos chumbadores e parafusos no concreto para que se possa ser executado a colocação dos pilares de aço. Agora na fundação de estruturas de concreto, não e muito diferente, tem o mesmo processo só que em vez de colocar parafusos deixasse arranques nos radiers para que se possa levantar a armação das ferragens e as formas para que se possa concretar depois que as formar estiverem na altura certa exigida pelo projeto. Comparativos entre Estruturas Metálicas e Estruturas de Concreto Armado Na Administração da obra Estrutura Metálica: Execução em fabrica, apenas montada em canteiro. Grande precisão dimensional. Grande precisão quantitativa de materiais. Poucos itens de materiais (Aço, parafusos, eletrodos). Qualidade garantida das matérias primas. Uniformidade dos materiais. Pouca

22 quantidade de homens na obra com maior qualificação. Simplificação do canteiro. Estrutura Concreto Armado: Execução predominante no canteiro. Menor precisão dimensional. Maior dificuldades de precisão de quantidades. Maior diversificação de materiais. Dificuldade de garantia de qualidade. Variedade dependendo da procedência. Maior quantidade de pessoas na obra. Canteiro maior para estocar matéria prima e manuseio. Canteiro mais completo, escoramento com pontaletes. Fundações Estrutura Metálica: Leveza estrutural. 40 a 80 kg/m². Menores cargas nas bases. Volumes menores nos blocos. Sistemas de fundações mais econômicos. Estrutura Concreto Armado: Peso estrutural maior. 250 a 350 kg/m²(vigas e colunas). Bases mais solicitadas. Maiores volumes. Sistemas mais onerosos. Nas Lajes Estrutura Metálica: Quando as lajes são de concreto lançado às formas são apoiadas diretamente no vigamento e nos pontaletes. Grande rigor nos níveis devido a precisão milimétrica. Maior mobilidade nos pavimentos para outras operações, devido a menor quantidade de escoras. Maior velocidade na construção. Estrutura Concreto Armado: Necessita maior escoramento para as formas. Menor rigor nos níveis. Impedimento de transito enquanto escorado. Velocidade dependendo da cura do concreto das colunas. Prazos Estrutura Metálica: Simultaneidade de execução da estrutura e fundações. Avanços de montagem de 3 em 3 pavimentos. Possibilidade de alvenaria acompanhar a montagem. Estrutura Concreto Armado: Dependência de terminar as fundações para iniciar execução da estrutura. Avanços de um em um pavimento. Dificuldade de execução de paredes enquanto a estrutura estiver escorada. Custo Financeiro

23 Estrutura Metálica: Prazos finais reduzidos, Antecipação de utilização. Retorno mais rápido e utilização antecipada. Estrutura Concreto Armado: Maiores prazos aumentam os custos. Custos Os custos dependem do mercado dos materiais e da mão de obra. Pode haver soluções mais econômicas, que variam em função do local e do monitoramento econômico. Assim para a escolha de uma boa alternativa estrutural, é necessário balancear esses parâmetros, uma estrutura mais leve pode levar a um alto custo de mão de obra, é bem verdade que o custo de mão de obra sobre peças industrializadas tem sensível redução em função da repetitividade. Segundo alguns engenheiros responsáveis por algumas obras, especializadas em estruturas metálicas, o preço da estrutura e calculado por quilo do aço,e toma-se por base para uma residência, de 5,00 a 6,00 reais, valor este que inclui o kg do aço de perfil laminado fornecido por uma siderúrgica, que aproximadamente 2 reais, podendo variar de 2,80 reais a 3,00 reais para perfis tubulares. Este valor-base inclui também a adequação dos perfis a montagem, fase esta que os perfis serão soldados, perfurados e parafusos de acordo com as necessidades do projeto, este valor é calculado em torno de 1,70 reais, sendo que, 0,70 a 0,80 reais são destinados a montagem propriamente dita. A este valor esta acrescido também o valor da pintura para proteção dos perfis contra a corrosão, que é de 0,50 reais. O peso de uma residência em aço vai de 20 a 70 kg/m², dependendo do numero de pavimentos e dos comprimentos de vãos. Casas de 400 m² custam 480 mil reais, 10% menos que as tradicionais, casas de metal, feitas sem tijolos ou cimentos, atraem pelo preço baixo e ganham espaços em condomínios no Brasil. Conclusão Apesar de a estrutura metálica ser somente usada para fins industriais e comerciais, ela vem se destacando muito em edificações de residências. Os sistemas estruturais tradicionais têm hoje, nas estruturas metálicas e nos componentes construtivos, elementos altamente competitivos do ponto de vista técnico e de custo compatíveis de construção. Devem isto ao crescimento tecnológica de produção (existente de aços de alta qualidade, aços com alta resistência mecânica e a corrosão, aço com boa

24 aderência e pintura, etc.) que permite a utilização do aço em edificações de pequeno, médio e grande porte. Entretanto, as estruturas metálicas estão ganhando mais destaques por apresentar vantagens, que as tomam competitivas em relação as estruturas convencionais. A obtenção dessas vantagens oferecidas pelo aço como elemento construtivo esta ligado ao desenvolvimento do projeto arquitetônico. A estrutura metálica necessita da presença do arquiteto e do engenheiro e do engenheiro estrutural para elaborar um projeto racionalizado, que explore bem as características técnicas do material, desenvolvendo soluções conjuntas, para melhor aproveitamento do produto e barateamento dos custos da construção. Neste caso em especifico as estruturas metálicas alem das vantagens já mencionadas, contribuiu muito para a diminuição do impacto ambiental, pois o sistema escolhido permitiu que não houvesse maiores interferências na fauna e na flora, alem do controle ambiental que será feito na região. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BANDEIRA, Adriana Almeida de Castro. Análise do Uso de Estruturas de Aço em Edificações Habitacionais de Interesse Social. Belo Horizonte: UFMG, p. Monografia Programa de Pós-GraduçãoLatu- Sensu em Construção Civil, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, BRAGA, Thomaz dos Mares Guia. Cronologia do Uso dos Metais. Belo Horizonte, Usiminas, COSTA, Cacilda Teixeira da.o Sonho e a Técnica: a arquitetura de ferro no Brasil. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, DIAS, Luís Andrade de Mattos. Aço e Arquitetura: Estudo de Edificações

25 no Brasil. São Paulo: Zigurate Editora, NETO, Augusto Cantusio. Estruturas Metálicas I. Campinas: PUC- Campinas: CEATEC, Disponível em: Acesso em 30 abr PINHEIRO, Antônio Carlos da Fonseca Bragança. Estruturas Metálicas: Calculos, Detalhes, Exercícios e Projetos. 2 Ed. São Paulo: Blucher, p. SILVA, Ascânio M. F. SANTOS, Perdosvaldo C. Arquitetura de edifícios em aço. Apostila do curso de especialização em estruturas metálicas da FUMEC. Belo Horizonte: FUMEC, SILVA, Antônio Carlos Viana; FILHO, Oswaldo Teixeira Baião. Guia Prático para Estruturas com Perfis Laminados. Belo Horizonte: Gerdau Açominas, p. SILVA, Geraldo Gomes da.arquitetura do ferro no Brasil. São Paulo: Nobel, Autor : Douglas Evangelista da Silva Unitri Centro Universitário do Triangulo Setembro de 2015.