N.19 Agosto 2003 ESTUTURAS MISTAS. Mário Fernandes Patrícia Carvalho Ricardo Gouveia Ricardo Gouveia Rute Rodrigues

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1 N.19 Agosto 2003 ESTUTURAS MISTAS Mário Fernandes Patrícia Carvalho Ricardo Gouveia Ricardo Gouveia Rute Rodrigues

2 EDIÇÃO: CONSTRULINK PRESS Construlink, SA Tagus Park, - Edifício Eastecníca Porto Salvo, Oeiras Tel apoio@construlink.com A monografia apresentada foi realizada na cadeira de Processos de Construção da Licenciatura em Engenharia Civil. Coordenador: Pedro Vaz Paulo Editores: Nuno Chambel Jorge Sequeira

3 Índice 1. INTRODUÇÃO 1 2. ESTRUTURAS MISTAS VS. ESTRUTURAS TRADICIONAIS 3 3. PROCESSO DE PRÉ FABRICAÇÃO FUNCIONAMENTO DA FÁBRICA - PERFIS METÁLICOS CASAS DE BANHO CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS FUNDAMENTAIS LAJES MISTAS PAREDES E DIVISÓRIAS REVESTIMENTOS PROCESSO CONSTRUTIVO UTILIZAÇÃO E MANUTENÇÃO SISMOS FOGO DILATAÇÕES TÉRMICAS MANUTENÇÃO CONCLUSÃO BIBLIOGRAFIA 61

4 Índice de Quadros Quad.1-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível da gestão da construção...4 Quad.2-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das fundações...5 Quad.3-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das lajes...5 Quad.4-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível de paredes...6 Quad.5-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível dos revestimentos...6 Quad.6-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das instalações eléctricas, hidráulicas e protecção contra fogo...6 Quad.7-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível dos prazos...7 Quad.8-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível do custo financeiro...7 Quad.9-Custo do m2 de construção segundo a portaria 821/ Índice de Fotografias Fig Corte das chapas de aço em fábrica...11 Fig Elementos de ligação armazenados em fábrica Fig Furação dos perfis em fábrica, para posterior aparafusamento em obra Fig Robot de soldadura Fig Robot de soldadura controlado via intranet...13 Fig Construção de um perfil soldado Fig Máquina de decapagem (projecção de granalha de aço)...14 Fig Estufa de pintura (último tratamento dos perfis em fábrica) Fig Construção em fábrica da estrutura de uma casa de banho...17 Fig Panorâmica da linha de montagem das casas de banho Fig Pormenor da tubagem das canalizações e isolamento com lã de rocha, incorporadas no bloco da casa de banho Fig Diferentes aspectos finais possíveis para as casas de banho construídas em fábrica Fig Laje mista....19

5 Fig Exemplos dos vários tipos de chapas Fig Situações extremas de interacção entre os elementos...23 Fig Diferentes alterações que limitam o deslizamento Fig Exemplos de ligações nos apoios Fig. 5.1 Execução das fundações Fig. 5.2 Pormenores do apoio de fundação que irá suportar perfil (pilar) Fig. 5.3 Pilar de aço aparafusado directamente á fundação Fig. 5.4 Pilar de aço aparafusado indirectamente á fundação Fig. 5.5 Estrutura reticulada Fig. 5.6 Pormenor do elemento de ligação laje - viga Fig. 5.7 Vista inferior da laje (pormenor da chapa metálica)...38 Fig. 5.8 Ligação laje - viga (soldaduras)...39 Fig. 5.9 Preparação da laje para colocação da casa de banho, canalizações; Pormenor dos pernes de fixação da chapa metálica ao betão na direcção da viga...39 Fig Elementos constituintes da laje: chapa metálica, betão, armadura complementar e malha electrossoldada Fig Espaço não betonado para inserção da parede tripla de pladur da caixa de escadas Fig Escadas metálicas...erro! Marcador não definido.41 Fig Pormenor da ligação escada - viga...41 Fig Espaço entre escada e parede, para colocação do revestimento Fig Corrimão das escadas metálicas Fig Aspecto final das escadas metálicas Fig Faixas de contraventamento nas fachadas laterais e no interior do edifício...43 Fig Contraventamento no interior do edifício Fig. 5.19, 5.20, 5.21 Casas de banho pré fabricadas, implantadas em obra Fig Junta de dilatação alvenaria viga preenchida com esferovite...45 Fig Junta de dilatação entre edíficios...45 Fig Construção de varandas...46 Fig Montagem das paredes interiores em pladur...46 Fig Elemento metálico ligado á laje, para fixação de uma porta...47 Fig Pormenor de acessibilidade ás tubagens que servem o edifício...47 Fig Acabamento final de chão e paredes, na zona de serviço comum...48 Fig Acabamento final de um apartamento (pavimento flutuante)...48 Fig Rede metálica de malha grossa para suporte do isolamento exterior (pormenor de fixação da rede)...49

6 Fig Fixação do isolamento (placas de esferovite) á rede metálica com argamassa cola...49 Fig Pormenor do revestimento das paredes...50 Fig Pormenor do revestimento das paredes (rede de fibra de vidro fixada ao isolante pelo revestimento base...50 Fig Acabamento numa janela; protecção mecânica do revestimento em material cerâmico...51 Fig Fachada revestida a esferovite, e wallmate na zona das caixas de estore...52 Fig Pormenor da junta de dilatação entre edifícios, preenchida à superfície com mastique...52 Fig Evolução da aplicação do revestimento das paredes...53 Fig Evolução da aplicação do revestimento das paredes...53

7 1. INTRODUÇÃO A presente monografia tem como objectivo o estudo de estruturas mista aplicadas à habitação, focando alguns aspectos que consideramos essenciais ou de relevo, tais como comparação com as restantes opções existentes, entre outros. Este tema de estudo foi auto-proposto porque considerámos ser um método construtivo inovador e com crescente implantação no panorama nacional. Além disto reparámos também que a maioria dos temas propostos pelo professor são de algum modo abordados nos exercícios propostos e nas aulas. Assim pretendemos expandir os nossos horizontes e trazer novidades ao conteúdo da cadeira, para que os nossos colegas possam partilhar do conhecimento por nós apreendido. Centrando-nos no trabalho considerámos relevante abordar os seguintes aspectos: Comparação a nível económico entre este processo e as estruturas convencionais; Destaque as propriedades físicas dos materiais e sua integração na estrutura, analisando ainda o processo construtivo dos perfis de aço; Execução em obra da estrutura suportante e de alguns dos elementos suportados; Análise das necessidades da obra em relação à sua utilização e manutenção. Para aprofundar o trabalho vimo-nos face ao problema de que muitos dos aspectos construtivos deste processo são diferentes da solução tradicionalmente usada. Assim, e porque o tamanho da monografia também é 1

8 limitado, escolhemos alguns tópicos para os quais vamos aprofundar um pouco a teoria por trás e os motivos porque foram escolhidos. O primeiro aspecto que nos chamou a atenção foi a utilização de lajes mistas. Sendo tão diferente da solução tradicional este foi o ponto em que mais nos debruçamos e cujo desenvolvimento se segue. Como a estrutura tem uma grande componente metálica achámos importante referir aspectos relacionados com o isolamento térmico e acústico utilizado. Finalmente e para falarmos de algo que irá afectar a vida de quem utilizar estes edifícios vamos falar um pouco do tipo de paredes exteriores e divisórias interiores utilizadas. 2

9 2. ESTRUTURAS MISTAS VS ESTRUTURAS TRADICIONAIS A simples comparação dos dois sistemas construtivos não é justa, pois existem, para cada tipo de construção, vantagens no uso de estruturas metálicas ou de betão. É importante tirar proveito do melhor de cada um dos sistemas, sendo as soluções mistas as mais proveitosas, uma vez que cada material é adequadamente utilizado num trabalho conjunto. No caso de edifícios, onde a comparação é mais evidente, é quase impossível afirmar "á priori", que a estrutura metálica seja melhor ou pior que a de betão. Cada caso deverá ser examinado tecnicamente, visando o satisfatório resultado de custo - benefício. A tendência na área de construção é de aumentar a utilização das estruturas metálicas, ainda pouco desenvolvida, em Portugal, devido à inércia de implementação de novas soluções construtivas. No entanto existe uma grande expectativa de mercado impulsionada pelos engenheiros, que são sempre grandes aliados dos novos sistemas construtivos. Com o aparecimento de maiores fábricas e de projectos mais sofisticados, aliados a uma maior experiência de construção, a quantidade de estruturas metálicas para grandes obras tem aumentado. 3

10 Comparação das Características dos Dois Tipos Construtivos Edifícios de estruturas mistas Edifícios de estruturas de betão Gestão da obra Execução em fábrica; Apenas montagem em estaleiro; Grande precisão dimensional; Grande precisão quantitativa dos materiais; Pouca diversidade de materiais (aço, parafusos, eléctrodos, tintas...); Garantia de qualidade dos elementos pré-fabricados (devido ao controlo da produção em fábrica); Uniformidade das matérias-primas; Pouca quantidade de mão-de-obra em obra e necessidade de especialização; Estaleiro diminuto (material chega quando necessário, sem grandes necessidades de armazenamento); Execução predominantemente no estaleiro; Menor precisão dimensional; Maior dificuldade de precisão das quantidades; Maior diversidade de materiais (cimento, areia, brita, água, adjuvantes, cofragens, varões, etc.); Dificuldade em garantir a qualidade ( fabrico em ambiente não controlado requer maior fiscalização); Variedade dependente da necessidade de utilização; Maior quantidade de mão-de-obra, com menor qualificação (mais do dobro ou triplo); Estaleiro de maior dimensão para matérias-primas e manuseamento; Simplificação do estaleiro (minimização ou exclusão de escoramento na execução de lajes); Estaleiro mais completo, uso de escoramento com prumos na construção de lajes; 4

11 Obra seca; Maior facilidade de fiscalização. Obra com muito uso de água; Fiscalização mais exigente. Quad.1-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível da gestão da construção Fundações Leveza estrutural; Grande peso estrutural; 40 a 80 kg/m2 (vigas e pilares); 250 a 350 kg/m2 (vigas e pilares); Menor transmissão de cargas às fundações; Pequenos volumes; Soluções económicas. Fundações mais solicitadas; Grandes volumes; Soluções dispendiosas. Quad.2-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das fundações Lajes Lajes mistas chapas caneladas, apoiadas directamente nas vigas, que também servem de cofragem para o betão; Grande rigor de nivelamento; Disponibilização quase imediata dos pavimentos para outras operações; Grande velocidade da construção; Escadas pré fabricadas (fácil montagem). Necessidade de cofragens apoiadas em prumos; Dificuldades de nivelamento (principalmente com cofragens tradicionais); Impedimento do uso dos pisos devido à sua ocupação pelos escoramentos; Velocidade dependendo da cura do betão; Dificuldade na execução de cofragens para escadas. Quad.3-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das lajes 5

12 Paredes (de alvenaria ou outros materiais) Precisão milimétrica; Esquadrias e prumadas exactas resultando numa maior perfeição de execução em tempo reduzido; Economia na mão-de-obra de execução. Variação dimensional; Irregularidade de esquadrias e prumadas, aumentando o tempo de execução com regularizações; Custo de execução elevado devido à correcção de imperfeições. Quad.4-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível de paredes Revestimentos Minimização de argamassas de regularização em pisos e paredes, devido ao rigor dos níveis, com economia do peso morto; Facilita o uso de materiais complementares pré fabricados (painéis de paredes, forros, etc.). Necessidade de maior espessura de revestimento em lajes e paredes, de forma a colmatar as imperfeições; Necessita aplicação de elementos de regularização antes da fixação dos revestimentos. Quad.5-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível dos revestimentos Instalações eléctricas, hidráulicas e protecção contra fogo Pilares e vigas podem ser furados na fábrica ou em obra; Facilidade de passagem de tubagens, permite alterar as instalações em obra; Necessita protecções contra fogo mais sofisticadas. Dificuldade de execução de furos nas pilares e vigas (necessidade de maior rigor de planeamento em projecto; Impossibilidade de alteração após a execução da estrutura; Protecção contra fogo simplificada. Quad.6-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível das instalações eléctricas, hidráulicas e protecção contra fogo 6

13 Prazos Simultaneidade de execução da estrutura, fundações e outros elementos; Avanços de montagem de 3 em 3 pisos; Possibilidade das paredes acompanharem a montagem da estrutura. Dependência de terminar as fundações para iniciar execução da estrutura; Avanços de piso em piso; Dificuldade de execução de paredes enquanto a estrutura estiver escorada. Quad.7-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível dos prazos Custo financeiro Prazos finais reduzidos (rapidez de utilização); Prazos alargados que aumentam os custos. Retorno mais rápido do investimento. - Quad.8-Comparação dos dois tipos construtivos ao nível do custo financeiro O somatório das pequenas economias podem gerar uma redução do custo final da construção de 8 a 10%, se não existirem grandes custos de transporte de materiais. Existem ainda outras vantagens associadas ao uso de estruturas mistas que não são contabilizáveis numa comparação directa, mas apenas através da análise projecto a projecto: Aumento da área líquida com aumento de valor venal e locativo.; Aumento dos espaçamentos entre pilares, aumentando a área útil nas garagens; Maior número de andares para a mesma altura do edifício, considerando vigas menos altas com o emprego de estruturas mistas; Maior facilidade de manutenção (maior acessibilidade aos elementos estruturais); Diminuição de patologias no decorrer do tempo; 7