Desenvolvimento de diretrizes para projeto de edificações para fins didáticos com sistema estrutural construtivo modular em aço

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1 Desenvolvimento de diretrizes para projeto de edificações para fins didáticos com sistema estrutural construtivo modular em aço Maria Emília Penazzi Prof. Dr. Alex Sander Clemente de Souza Universidade Federal de São Carlos Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil

2 Introdução Objetivo: propor parâmetros para a adoção de sistema construtivo estrutural modular em aço; permitir a elaboração de soluções técnicas de modo flexível e adaptável à concepção do edifício; compreender o atendimento ao respectivo programa de necessidades do espaço didático. 01

3 Contexto local Estudo de caso Programa de Necessidades AT7 - UFSCar Campus São Carlos Dimensionamento Localização Aulas Teóricas (AT7) UFSCar, campus São Carlos e AT7 Pav. Térreo e Tipo Fonte: Elaborado pelo autor,

4 Contexto nacional Construção Civil Qualidade Desempenho Essa temática vem ganhando importância nos meios acadêmicos e empresarial. 03

5 Processo construtivo industrializado Industrialização Mecanização Processo que emprega de forma racional e mecanizada, materiais, meios de transporte e técnicas construtivas Gera maior racionalização e produtividade Sistema construtivo industrializado Planejamento Projeto do produto e da produção Fabricação transporte e montagem 04

6 Competitividade entre as empresas Buscam melhorias nos processos de racionalização da construção; Devido a necessidade de redução de custos e aumento da rapidez de execução de suas etapas. 05

7 Os sistemas industrializados da construção Diferente da Racionalizam recursos humanos; Utilizam equipamentos automatizados para fabricação e montagem; Oferecem organização de processos executivos, qualidade, controle tecnológico, segurança e agilidade. 06

8 Processo de industrialização Alteração projetual e construtiva Elementos pré-fabricados são componentes de montagem sequencial Habitação em sistema Wood Frame no município de Maringá, Paraná Loja Container e casa, em Curitiba Fonte: Monich, 2012 Fonte: Google imagens, 2014 Habitação no sistema LSF em Indaiatuba, SP Sistema modular em aço, na região Serrana do RJ Fonte: Castro, 2007 Fonte: CBCA,

9 Coordenação modular Permite normalização de componentes construtivos, industrialização de sua produção e execução de edifícios de forma racionalizada. Permite grande flexibilidade através de uma infinidade de combinações e arranjos. Linguagem gráfica, descritiva e de especificações que é comum a fabricantes, projetistas e construtores. 08

10 Construção modular em aço Exemplos de estudos correlacionados com o tema proposto Caiado (2005) Rezende e Gouveia (2006) Lawson e Ogden (2008) Van Der Laan (2010) Trabalhos correlacionados com as construções modulares Constatam importância atual Industrialização e racionalização no processo construtivo Utilização de estruturas metálicas 09

11 Construção metálica Possui rapidez construtiva, leveza, maior espaço útil e menor desperdício. Etapa de projetos deve ser ainda mais valorizada em empreendimentos que utilizam sistemas construtivos metálicos. Industrialização da construção: menos sujeito a improvisações de obra. 10

12 Exemplo atual de construção executada em módulos [ano 2013] Fonte: Localização: Nova Iorque. Edifício residencial conhecido como A Pilha 28 unidades de ocupação; 07 pisos; 56 módulos pré-fabricados; 19 dias para a montagem; 8 trabalhadores experientes em construção com aço; 1 operador de guindaste; 6 assistentes. 11

13 Parâmetros construtivos adotados nesta pesquisa Concepção arquitetônica; Diretrizes de projeto procurando modulação adequada; Avaliação das características estruturais do aço. Resumo da escolha dos sistemas construtivo Sistema Descrição Fundação Estrutura Vedação horizontal laje / piso Vedação vertical externa Vedação vertical interna Cobertura Convencional tipo radier Perfis comerciais de chapa de aço formados a frio Painel OSB Painel pré-fabricado de concreto Sistema Dry-Wall e painel removível Telhas metálicas 12

14 Processo global de fabricação Módulo pronto de fábrica para instalação na obra; Transporte especial na zona urbana pode ser um problema dentro da logística do processo. Sem restrição de tráfego, dimensões: 18,15 x 2,60 x 4,40m Solução 1: o módulo poderia ser transportado parcialmente montado, o que implicaria sua montagem com mão de obra treinada Solução 2: adaptar o tamanho do módulo em função das dimensões dos caminhões sem restrição de tráfego 13

15 Relação métrica Módulo parcialmente montado Módulo pronto Tipologia 1: 10,00m (comprimento); 5,00m (largura); 3,55m (altura). Tipologia 2: 8,00m (comprimento); 2,00m (largura); 3,55m (altura). 14

16 Tipologia 1 Fonte: Elaborado pelo autor,

17 Tipologia 1 01 Planta modulação Fachadas Corte Possibilidades de ampliações 04 Fonte: Elaborado pelo autor,

18 Tipologia 2 Fonte: Elaborado pelo autor,

19 Tipologia 2 01 Planta modulação Fachadas Corte Possibilidades de ampliações Fonte: Elaborado pelo autor,

20 Montagem Tipologia 1 Tipologia 2 19

21 Montagem Tipologia 1 Tipologia 2 19

22 Montagem Tipologia 1 Tipologia 2 19

23 Montagem Tipologia 1 Tipologia 2 19

24 Montagem Tipologia 1 Tipologia 2 19

25 Montagem Tipologia 1 Tipologia 2 19

26 Montagem Tipologia 1 Tipologia 2 19

27 Montagem Tipologia 1 Tipologia 2 19

28 Montagem Tipologia 1 Tipologia 2 19

29 Montagem Tipologia 1 Tipologia 2 16 unidades por pavimento; 07 unidades ½ módulo por pavimento; 69 unidades nos três pavimentos. 51 unidades por pavimento; 153 unidades nos três pavimentos. 19

30 Resultados parciais avaliação de um modelo quanto a sua utilização, ampliações e versatilidade; desenvolvimento do processo de montagem e desmontagem do sistema; logística no processo da construção de edifícios em módulos pré-fabricados estruturados em aço. 20

31 Análise estrutural Rafael Pereira Tineo (2014): Modelagem Tridimensional SAP2000 v14.; Arquitetura Predefinida; Modelagem Consideração dos Módulos Independentes; Consideração do Conjunto do Edifício. Fonte: Tineo,

32 Análise estrutural Seções em aço formados a frio; Combinações de Ações (ABNT NBR 8800:2008); Ligações Rígidas (soldada): no módulo e entre módulos; Análise Linear e Não Linear Geométrica; Classificação da Estabilidade Deslocabilidade; Determinação dos Deslocamentos; Determinação dos Esforços para Deslocamentos. 22

33 Análise estrutural Classificação da estrutura quanto à Deslocabilidade; Pequena = B2 < 1,1 Média = 1,1 < B2 < 1,4 Grande = B2 > 1,4 Fonte: Tineo,

34 Classificação da estrutura Deslocamentos; Esforços Normais; Momento Fletor; Momento Fletor Fonte: Tineo,

35 Próxima etapas definir a tipologia do edifício modelo entre as tipologias pesquisadas; realizar pré-dimensionamento dos elementos e a estabilidade da estrutura quando os módulos forem empilhados; elaborar diretrizes de projeto para edifícios com finalidade didática, e sua concepção estrutural modular em aço; executar projeto e detalhes, incluindo maquetes eletrônicas; elaborar resultados e considerações finais. 25

36 Conclusão Com incentivos e informações difundidas dos sistemas de construção industrializados em aço, podem se tornar escolhas reais no mercado da construção civil. 26

37 Contatos Maria Emília Penazzi - Arquiteta, Mestranda em Estruturas e Construção Civil pela UFSCar São Carlos Prof. Dr. Alex Sander Clemente de Souza - Professor Associado do Departamento de Engenharia Civil da UFSCar São Carlos

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