Introdução. Meios de ligação. Interfaces. Revestimentos. Chumbador. Placas de base. Ligação. Montagem. Paredes. Rígidas. Light Steel Frame.

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL CONSTRUÇÃO CIVIL III (TC-038) ESTRUTURAS METÁLICAS DETALHES CONSTRUTIVOS Profª São dispositivos que trabalham ao cisalhamento A resistência do parafuso é dada pela resistência das superfícies que devem ser rompidas na ação de corte cisalhamento Os parafusos são compostos pela cabeça, corpo, arruela e porca e algumas vezes, contra-porca PARAFUSO A utilização dos parafusos esta limitada às ligações de campo, devido ao custo elevado da furação das peças e do próprio parafuso As dimensões dos parafusos são expressas em polegadas 1

2 Distribui as tensões de aperto + Permite a rotação da porca quando está sendo dado o aperto Arruela Quantidade Arruela PARAFUSO Sempre colocada entre a porca e a face do perfil de aço PARAFUSO Resistência parafusada Em estruturas de aço não se usa arruela do lado da cabeça do parafuso Quanto maior o número de superfícies de corte maior é a resistência do parafuso Quantidade PARAFUSO PARAFUSO Resistência Função da resistência das superfícies que devem ser rompidas ao cisalhamento 2

3 A ação do parafuso pressupõe que haja um pequeno movimento entre as partes para manifestar-se o cisalhamento e as ações de esmagamento e rasgamento PARAFUSO Deve-se evitar na parafusada: o cisalhamento do parafuso; esmagamento; rasgamento da chapa parafusada PARAFUSO parafusada Devemos cuidar para que as chapas e os parafusos não sejam esmagados pela tensão de contato bem como que a chapa não venha a rasgar-se PARAFUSO PARAFUSO Diâmetro do parafuso Tensão de cisalhamento Força na superfície 3

4 As ligações soldadas em campo apresentam uma série de necessidades como local apropriado, andaimes, proteção contra vento e chuva, além de dificuldades no controle da qualidade de solda Ligações soldadas apresentam uso frequente em oficinas e fábricas SOLDA A soldagem aplicada às estruturas de aço, em substituição as ligações parafusadas ou rebitadas, resultou na obtenção de peças e estruturas mais leves e econômicas, com ligações mais simples Mais eficiente para estruturas de aço SOLDA Verificação Em estruturas metálicas, emprega-se o processo de soldagem por fusão, no qual as peças a serem ligadas são aquecidas até seu ponto de fusão Podem ser contínuas ou descontínuas Fazendo-se a união das mesmas diretamente ou acrescentando-se um material adequado ao preenchimento do espaço existente entre elas Entalhe com penetração total Entalhe com penetração parcial Mais eficiente para estruturas de aço Verificação Mais eficiente para estruturas de aço Verificação Solda de filete Solda de tampão SOLDA SOLDA Podem ser contínuas ou descontínuas Podem ser contínuas ou descontínuas Soldas descontínuas permitem penetração de umidade 4

5 Ultrassom (defeitos superficiais e internos) Raio X (resultado fica registrado) Mais eficiente para estruturas de aço Verificação SOLDA Inspeção visual (é sempre feita) Podem ser contínuas ou descontínuas Líquido penetrante (fissuras superficiais) PERFIS METÁLICOS Os perfis mais adequados para pilar produção de pilares são o CS e o CVS Dimensionamento de um pilar, relação entre largura e altura de um perfil CS (Coluna Soldada) e CVS (Coluna Viga Soldada) e VS (Viga Soldada) 5

6 Alvenaria sistema rígido Fixação rígida em 4 bordas Área útil da alvenaria 2000 x (espessura do bloco) 2 Alvenaria sistema semi-rígido Fixação rígida em 3 bordas Área útil da alvenaria 1500 x (espessura do bloco) 2 6

7 Alvenaria deformável Fixação rígida na Altura máxima = 25 x espessura do bloco Comprimento máximo = 2 x altura da alvenaria Alvenaria sistema rígido Fixação rígida em 4 bordas Área útil da alvenaria 2000 x (espessura do bloco) 2 Alvenaria sistema semi-rígido Fixação rígida em 3 bordas Área útil da alvenaria 1500 x (espessura do bloco) 2 Alvenaria deformável Fixação rígida na Altura máxima = 25 x espessura do bloco Comprimento máximo = 2 x altura da alvenaria Alvenaria bordo livre Altura máxima = 12 x espessura do bloco Comprimento máximo 2 x altura da alvenaria 7

8 Variante para permitir maior flexibilidade na locação da armadura de amarração GRAMPO EM FORMA DE V PERFIL MOVIMENTO DO GRAMPO ENCHIMENTO TELA METÁLICA ESPUMA RÍGIDA TIJOLO ALVENARIA TIJOLO Argamassa de alta aderência SOLDA TELA Podem ser soldadas, também, telas tipo Deployeer nos perfis para garantir a aderência da alvenaria ao perfil ARGAMASSA CANTONEIRA SOLDADA Ex: Ciment Cola / Epóxi Aplicada com desempenadeira do lado dentado Para aplicação, o aço deve estar sem oxidação / poeira / gordura Realizar junta tratada na horizontal e na vertical 8

9 Interface estrutura de aço / laje TIJOLO Argamassa de alta aderência Ex: Ciment Cola / Epóxi Na interface da parede com a estrutura de aço foi colocada uma argamassa flexível SEMPRE SE PREOCUPAR ARGAMASSA COM TODOS OS PONTOS CANTONEIRA SOLDADA DE DESCONTINUIDADE ENTRE A ALVENARIA E O AÇO Aplicada com desempenadeira do lado dentado Aço sem oxidação / poeira / gordura Realizar junta na horizontal e vertical Sistema Semi -rígido Vãos de 4,5 m a 6,5 m Sistema Rígido Vãos 4,5 m Vãos 6,5 m Sistema Deformável 9

10 Interface estrutura de aço / laje Interface estrutura de aço / laje Interface estrutura de aço / laje Interface estrutura de aço / laje CONVENCIONAL Laje maciça, moldada "in loco". Forma apoiada em treliça expansível. Não necessita escoramento. ALVEOLAR Laje pré-moldada. Extrusada, protendida. Não necessita escoramento. STEEL DECK Laje maciça. Forma metálica incorporada. Não necessita escoramento. STEEL DECK Chapa de aço Forma Armadura laje Conectada ao perfil 10

11 Interface estrutura de aço / laje Duas situações principais : Estrutura metálica revestida (oculta) Estrutura metálica aparente. O sistema de revestimento corresponde ao acabamento final da edificação: sendo a parte que fica visível aos usuários e proprietários Fazem-se necessários cuidados que garantirão a qualidade e a durabilidade da edificação Estrutura em Aço Revestida Estrutura em Aço Aparente Nas situações em que a estrutura metálica será revestida, é importante garantir a aderência do sistema de revestimento nos perfis metálicos devido à sua baixa porosidade e consequente baixa capacidade de ancoragem mecânica SISTEMAS DE Considerar os seguintes aspectos: Concepção estrutural da edificação; Sistema estrutural; Deformações previstas; Tipo de aço; Sistema de alvenarias; Tipo de elemento de vedação SISTEMAS DE 11

12 Estrutura em Aço Revestida Estrutura em Aço Revestida Preenchimento do perfil em aço Tratamento do perfil em aço para recebimento de revestimento SISTEMAS DE Argamassa de regularização SISTEMAS DE Junta de movimentação no revestimento Quando a estrutura em aço for inteiramente revestida faz-se necessário o prévio preenchimento dos espaços vazios Antes do lançamento da argamassa de revestimento, toda a estrutura metálica deverá ser tratada com uma argamassa colante, tipo AC II aditivada com polímero modificado Estrutura em Aço Revestida Preenchimento do perfil em aço Estrutura em Aço Revestida Tratamento do perfil em aço para recebimento de revestimento SISTEMAS DE SISTEMAS DE Índice de resina superior a 50% Facilidade de serem cortados nas dimensões necessárias É possível envolver o pilar com alvenaria ou com painéis (gesso acartonado) 12

13 sobre componentes metálicos sobre componentes metálicos Deverão ser previstos reforços com tela galvanizada de malha reta eletrosoldada (fio 22 e malha de 1") na argamassa de revestimento O posicionamento destas juntas estará preferencialmente associado aos alinhamentos das transições entre os perfis metálicos e as alvenarias Estrutura em Aço Revestida Estrutura em Aço Revestida Argamassa de regularização SISTEMAS DE As juntas de movimentação têm por finalidade subdividir o sistema de revestimento aliviando as tensões provocadas pelas movimentações da e do próprio sistema de revestimento SISTEMAS DE O preenchimento das juntas deve ser executado com elastômeros capazes de absorver as deformações do sistema de revestimento Antes do lançamento da argamassa de regularização, toda a alvenaria deverá ser coberta por uma camada de chapisco A argamassa de regularização é a camada do sistema de revestimento que define o plano vertical no qual será aplicado o acabamento final Junta de movimentação no revestimento Silicone / poliuretano VIGA / PILAR METÁLICO É possível que não seja feito o enchimento dos perfis metálicos, envolvendo o pilar com alvenaria ou com painéis ARGAMASSA COLANTE ADITIVADA COM POLÍMERO ACRÍLICO MODIFICADO ENCHIMENTO COM BLOCOS DE CONCRETO CELULAR, CERÂMICO, OU CONCRETO ADAPTADOS AO VÃO ENTRE AS MESAS PERFIL METÁLICO PAINEL ALVENARIA Perfil preenchido VIGA METÁLICA REGIÃO DE ENCUNHA -MENTO 20 CM TELA GALVANIZADA TELA DE PVC OU FIBRA DE VIDRO Viga revestida Pilar envolvido com painel ou alvenaria GARANTIR AMARRAÇÃO ENTRE BLOCOS MATERIAL DE LIGAÇÃO ALVENARIA-ESTRUTURA ALVENARIA ARGAMASSA DE REGULARIZAÇÃO Pilar revestido ENCHIMENTO PERFIL METÁLICO ALVENARIA MATERIAL DE LIGAÇÃO PERFIL METÁLICO ARGAMASSA DE REGULARIZAÇÃO TELA GALVANIZADA 13

14 Tratamento do perfil em aço x revestimento Estrutura em Aço Aparente Estrutura em Aço Aparente SISTEMAS DE SISTEMAS DE Tratamento em revestimento de gesso As interfaces entre os dois materiais serão conectadas através de mastiques ou tintas elastoméricas com alongamento Tratamento do perfil em aço x revestimento Estrutura em Aço Aparente Estrutura em Aço Aparente SISTEMAS DE SISTEMAS DE Tratamento em revestimento de gesso Evita-se o contato entre o revestimento e o aço nas áreas de interseção Nunca deve ser utilizado gesso como revestimento da estrutura em aço propriamente dita 14

15 sobre componentes metálicos Painéis de forro sob telhas metálicas ou coberturas leves Vedações em vidro temperado ou laminado com ou sem esquadrias Folga para trabalho entre o vidro e a esquadria suporte Vedação com mastique, borracha, neoprene ou silicone Primer Revestimento em granito sobre enchimento de concreto celular autoclavado de Recobrimento tipo caixa sobre tela envolvendo o pilar Epóxi, esmalte sintético SOBRE COMPONENTES METÁLICOS de acabamento Recobrimento de argamassa de vermiculita Evita que o perfil metálico atinja temperaturas críticas onde sua estabilidade estrutural possa ser comprometida intumescente Parece uma pintura convencional mas, quando aquecida acima de 200 C, sofre expansão volumétrica formando uma espuma isolante 15

16 sobre componentes metálicos sobre componentes metálicos CHUMBADORES São barras que fixam as placas de dos pilares às fundações. Em geral são barras redondas toda rosqueadas ou só rosqueada em uma ou duas extremidades escoamento Resistência à ruptura Normalmente em aço SAE 1020 e ASTM A36 16

17 Dimensionamento dos chumbadores Tipos de chumbadores Tipos de chumbadores Cisalhamento CC chumbador usado somente para cisalhamento Com gancho reto Os chumbadores podem ser dimensionados das seguintes formas Tração Tração com cisalhamento CAL CAC CAP CAR CAG chumbador de ancoragem em L chumbador de ancoragem com chapa inferior chumbador de ancoragem com porca e chapa inferior chumbador de ancoragem com chapa de reforço chumbador em gancho com nicho para ancoragem em outra barra Usado quando não existe boa precisão dos blocos ou quando se deseja maior flexibilidade na montagem, embora sejam mais caros que os outros modelos Fixados durante a concretagem por meio de gabaritos Comprimento de ancoragem Utilizar um sobrediâmetro de 3 mm no diâmetro calculado devido às dificuldades de reparo nos chumbadores Para chumbadores à tração é prudente colocar duas porcas para aumentar a resistência dos filetes de rosca RECOMENDAÇÕES es situados em zona de corrosão deverão ter sua parte externa zincada a 17

18 As placas de têm por finalidade distribuir as cargas dos pilares em uma determinada área do bloco de fundação, e os chumbadores têm por função fixar esta ao bloco Dois tipos PLACAS DE BASE Alternativa: embutir os pilares na fundação Não transmitem momento às fundações Rotuladas Recebem cargas axiais, pouco utilizados pela dificuldade de execução Engastadas Recebem cargas axiais e momentos, estruturas mais econômicas e detrimento de fundações M.Sc. mais Thaísa onerosas Rocha 18

19 Usinagem Inter Usinagem Placas com espessura > 100mm Usinadas dos 2 lados, com acréscimo de espessura de 10 mm Nivelamento RECOMENDAÇÕES Cargas horizontais Placas com espessura entre 50 a 100 mm Usinadas no lado do contato com a coluna. Devem ser previstos acréscimos de 5 mm Placas com espessura < 50 mm Não necessitam usinagem, podem ser desempenadas na face em contato com a coluna Prever argamassa de enchimento de no mínimo 25 mm Antes de colocar a argamassa, fazer o nivelamento da placa com calços (a), parafusos ou porcas (c) Se a placa for solta as duas hipóteses são possíveis A inter placachumbadores pode ser feita por meio de solda, ou de porcas e arruelas Se a placa for soldada à coluna durante a fabricação como é o normal, somente a indicada na Fig. b, é possível Inter Recomenda-se deixar uma folga nos furos da placa proporcional ao diâmetro dos chumbadores Nivelamento Para permitir um melhor alinhamento das colunas 19

20 Após ser vencida a força de atrito entre a placa de e o concreto Só haverá a força horizontal na barra de cisalhamento No caso de elevadas cargas horizontais, pode-se colocar chapas ou perfis soldados na face inferior da placa para que estas cargas sejam transmitidas às fundações e não aos chumbadores Cargas horizontais Através de chapas de apoio (a) LIGAÇÃO DE VIGAS DE AÇO COM ELEMENTOS DE CONCRETO Por meio de consoles feitos no concreto (c) es de expansão Fixa-se por aderência ao concreto quando apertado Uso baixa intensidade de carga Para obras prontas colocação de chapas verticais fixadas com: LIGAÇÃO DE VIGAS DE AÇO COM ELEMENTOS DE CONCRETO Fixadores com adesivos químicos Barra roscada de aço com adesivo químico Resiste maior carga Por meio de chapas e pinos deixados no concreto (b) Por meio de nichos previamente feitos no concreto (d) 20

21 Cuidados na montagem Treliça apoiada nas extremidades (uso) e suspensa por um ponto (montagem) No uso, ela será submetida à compressão (C) e tração (T). Durante a montagem os esforços de compressão(c) e tração (T) são invertidos em relação à fase de uso. PAU DE CARGA OU MASTRO DE MONTAGEM Caso isso não seja considerado, a estrutura pode se deformar e até romper, p. ex., por flambagem 21

22 DORMENTES DE MADEIRA CABO GUINDASTE GUINCHO PEÇA A SER MONTADA MASTRO CABO PRINCIPAL LANÇA Mastro de montagem Equipamento simples Utilizado para cargas leves OUTRIGGER CABOS DA LANÇA CABO LANÇA MASTRO TORRE LANÇA MACACO HIDRÁULICO MACACO DE FURO CENTRAL CABO 22

23 rígidas entre estruturas 23

24 24

25 Referências bibliográficas Aulas Profº Leonardo Miranda Aulas Profº Marco Argenta Detalhe do conector de cisalhamento