EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS EM AÇO

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1 CONSTRUÇÃO CIVIL III TC 038 EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS EM AÇO PROF. ANA PAULA BRANDÃO CAPRARO 10/04 12/04 17/04 19/04 24/04 26/04 03/05 08/05 ESTRUTURAS METÁLICAS DETALHES DE ESTRUTURAS METÁLICAS FALHAS E MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS CORROSÃO EM ESTRUTURAS DE AÇO PREPARO E PINTURA DE ESTRUTURAS DE AÇO RESISTÊNCIA E PROTEÇÃO AO FOGO LIGHT STEEL FRAME AVALIAÇÃO ESTRUTURAS METÁLICAS Utilizadas tanto em edificações urbanas quanto em grandes pontes e estádios de futebol, as estruturas metálicas imprimem maior produtividade e velocidade construtiva aos projetos. INTRODUÇÃO - PROF. ANA PAULA BRANDÃO CAPRARO Em comparação com processos convencionais, como a alvenaria, podem reduzir em até 40% o tempo de execução da obra. Por dialogar com outros materiais, o aço material das estruturas metálicas não deve ser visto como antagônico ao concreto. Na verdade, eles podem aplicados em conjunto nas chamadas estruturas híbridas ou mistas, onde as qualidades de cada elemento serão aproveitadas. 1

2 1901 Construção da Estação da Luz, em São Paulo. Estruturas metálicas da cobertura e das passarelas foram trazidas da Inglaterra Começam a funcionar os alto-fornos da Companhia Siderúrgica Nacional, em Volta Redonda O Edifício Garagem América, no Centro da cidade de São Paulo, é o primeiro construído no Brasil com materiais e projetos produzidos totalmente no País Edifícios da Esplanada dos Ministérios, projetados por Oscar Niemeyer, foram construídos com estrutura metálica para atender à urgência do prazo de entrega. Peças foram importadas dos Estados Unidos. 2

3 1960 Edifícios da Esplanada dos Ministérios, projetados por Oscar Niemeyer, foram construídos com estrutura metálica para atender à urgência do prazo de entrega. Peças foram importadas dos Estados Unidos O Edifício Avenida Central é concluído no Rio de Janeiro. As peças metálicas do arranha-céu de 35 pavimentos foram produzidas pela FEM (Fábrica de Estruturas Metálicas), subsidiária da CSN. BRASÍLIA: A CONSTRUÇÃO DE UM SONHO (DOCUMENTÁRIO) 1961 O edifício que abriga o Escritório Central da Companhia Siderúrgica Nacional, em Volta Redonda, foi o primeiro de múltiplos pavimentos no Brasil a utilizar perfis "I" compostos de chapas de aço soldadas, em substituição às composições rebitadas de fábrica. A fabricação das estruturas começou em junho de 1962 e o término da montagem ocorreu em fevereiro de 1963, após cinco meses de trabalho O Centro de Exposições do Anhembi, em São Paulo, no final da década de 60, foi o principal marco da construção em treliça metálica espacial no Brasil. A estrutura abrange mais de 60 mil m² e é composta por 60 mil barras tubulares circulares de alumínio, com peso total de 60 t. 3

4 1986 Publicação da norma "NBR Projeto e Execução de Estruturas de Aço de Edifícios" O Edifício Casa do Comércio, em Salvador, conta com 14 pavimentos e 58 m de altura. É composto por duas torres de concreto armado, unidas por treliças metálicas sobrepostas ortogonalmente, formando balanços e compondo a base em que se apoiam vigas e lajes de piso de nove pavimentos estruturados em aço. O edifício abriga a sede da Feceb (Federação do Comércio do Estado da Bahia), do Sesc (Serviço Social do Comércio) e do Senac (Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial) O Light Steel Framing chegou ao Brasil no início da década, aplicado na construção residencial. Dez anos depois, com a tecnologia já estabelecida no País, são publicadas as normas: NBR 14762:01 - Dimensionamento de Estruturas de Aço Constituídas por Perfis Formados a Frio NBR 6355:03 - Perfis Estruturais de Aço Formados a Frio. 4

5 Inauguração da Estação Largo 13 de Maio, do Centro Empresarial do Aço e do Instituto Cultural Itaú, todas as obras em São Paulo. Em Curitiba, é entregue a Ópera de Arame Uso de tintas intumescentes para proteção das estruturas metálicas contra a ação do fogo. Sob altas temperaturas, a tinta libera gases que formarão uma espuma rígida em torno da estrutura, retardando o aumento da temperatura do metal. 5

6 CURSO: Proteção contra o fogo em estruturas metálicas (GERDAU) Elaborada a "NBR Dimensionamento de Estruturas de Aço de Edifícios em Situação de Incêndio - Procedimentos" 2004 O Edifício Taipei 101, em Taiwan, é inaugurado com 101 pavimentos e 509 m de altura - um dos 8 mais altos do mundo. 6

7 2008 Depois de 22 anos, a NBR 8800 é revisada. A mudança de seu nome para "Projeto de Estrutura de Aço e de Estrutura Mista de Aço e Concreto de Edificações" revela as principais mudanças no texto do documento. A norma passa a abordar, também, projetos de estruturas mistas. E, deixa de contemplar a execução das estruturas, que deverá ser tema de uma norma específica Compatibilidade com outras normas brasileiras Regras completas para o projeto de componentes mistos (vigas, pilares, lajes e ligações) Diretrizes básicas para assegurar a durabilidade de elementos de aço frente à corrosão Eliminação de prescrições de execução das estruturas, que serão contempladas em norma exclusiva Prescrições para assegurar a integridade estrutural 7

8 Década de 1960 Aço importado de países Europeus O Brasil deixa de importar e passa a exportar aço Modernização das usinas siderúrgicas ASTM A 7 O aço carbono contém quantidade limitadas de carbono, silício, manganês, enxofre e fósforo alta resistência mecânica aços patináveis Maior produtividade e qualidade O Brasil deixa de importar e passa a exportar aço É a quantidade de carbono que define sua classificação Para a construção civil, interessam os aços estruturais de média e alta resistência mecânica ASTM-A-572 ASTM-A-36 ASTM-A-588 Em 1980 A tendência moderna em utilizar estruturas maiores, tem levado à utilização de aços de maior resistência. Para evitar que as estruturas sejam mais pesadas, são utilizados aços de alta resistência e baixa liga HABITAÇÃO SOCIAL HABITAÇÃO SOCIAL Sistemas construtivos convencionais Baixa produtividade Desperdício de materiais Déficit habitacional brasileiro Habitações de Interesse Social Residências unifamiliares Conjuntos habitacionais 45 m² Custo competitivo Déficit de 7,8 milhões de moradias 8

9 HABITAÇÃO SOCIAL LIBERDADE NO PROJETO DE ARQUITETURA: permite projetos arrojados e de expressão arquitetônica marcante. VÃOS LIVRES MAIORES MAIOR ÁREA ÚTIL: as seções dos pilares e vigas de aço são substancialmente mais esbeltas do que em concreto, resultando em maior aproveitamento do espaço interno. FLEXIBILIDADE: indicada nos casos onde há necessidade de adaptações, ampliações, reformas e mudança de ocupações de edifícios. SEÇÕES MENORES MONTAGEM E DESMONTAGEM FACILITADAS 9

10 ALÍVIO NAS FUNDAÇÕES: redução em até 30% nas cargas e consequente redução nos custos. ORÇANIZAÇÃO TOTAL NO CANTEIRO DE OBRA: insumo industrializado. PESO PRÓPRIO MENOR PERMITE PRÉ- MOLTAGEM ORÇANIZAÇÃO TOTAL NO CANTEIRO DE OBRA: insumo industrializado. GARANTIA DE NÍVEIS E PRUMOS: A construção convencional trabalha ao centímetro, enquanto a construção metálica tem a precisão do milímetro. PERMITE PRÉ- MOLTAGEM ENCAIXE 10

11 RACIONALIZAÇÃO DE MATERIAIS E MÃO-DE-OBRA: Obra transforma-se num processo industrial contínuo e de fácil controle. MELHOR QUALIDADE DA OBRA: Devido aos processos mecanizados. ELIMINAÇÃO DE MATERIAIS E MÃO- DE-OBRA DESPERDÍCIO E CONTROLE Nas construções com estrutura metálica a escolha do tipo de aço é feita em função de aspectos ligados a: Meio ambiente onde as estruturas se localizam; Previsão do comportamento estrutural de suas partes, devido à geometria e aos esforços solicitantes; Manutenção necessária e disponível ao longo do tempo. Os fatores citados influenciam a escolha de diversas maneiras. Por exemplo, condições ambientais adversas exigem aços de alta resistência à corrosão. Por outro lado, peças comprimidas, com elevado índice de esbeltes, ou peças fletidas em que a deformação (flecha) é fator preponderante são casos típicos de utilização de aços de média resistência mecânica. 11

12 Os aços estruturais utilizados no Brasil são produzidos segundo normas estrangeiras (especialmente a ASTM (American Society for Testing and Materials) e DIN (Deutsche Industrie Normen) ou fornecidos segundo denominação dos próprios fabricantes. PERFIS DE PILARES: Os pilares de edifícios são dimensionadas fundamentalmente à compressão. São utilizados então perfis que possuam inércia significativa, como é o caso dos perfis H, que têm largura da mesa igual ou próxima à altura da seção. 12

13 PERFIS DE VIGAS: Os perfis de aço utilizados nas vigas dos edifícios são dimensionados pressupondo-se que terão a mesa superior travada pelas lajes. Neste conceito, as vigas não estarão portanto sujeitas ao fenômeno da flambagem lateral. No caso de vigas bi-apoiadas é comum usar vigas mistas, nas quais o perfil em aço trabalha solidariamente a laje, obtendo-se uma solução mais econômica. Executando-se uma estrutura com os aços resistentes a corrosão (COS AR COR) as normas permitem o uso sem pintura protetora, isso para casos de exposição normal. Todos os demais aços estruturais requerem algum tipo de revestimento para proteção contra os efeitos da corrosão atmosférica. ESTRUTURAS METÁLICAS APARENTES (ABCEM Associação brasileira da construção metálica ) Recomendado o uso de aço resistente à corrosão. A estrutura poderá eventualmente ficar sem pintura quando empregada em atmosfera urbana, rural ou industrial não muito severa. Em estrutura de aço aparente sem pintura, fazer uma análise prévia do local e das condições de uso, sendo imprescindível que ocorram ciclos de molhamento e secagem e que o aço fique exposto a atmosferas com SO 2 para formação da pátina. 13

14 ESTRUTURAS METÁLICAS APARENTES (ABCEM Associação brasileira da construção metálica ) Óxidos provenientes de laminação (carepa), resíduos de óleo, graxa e respingos de solda devem ser removidos para permitir a perfeita formação da pátina, processo que pode levar de 1 a 3 anos para se completar. PINTURAS DE AÇO TÉCNICAS DE PREPARO (ABCEM Associação brasileira da construção metálica ) Limpeza Manual: remoção de materiais soltos (restos de pintura e ferrugem) com uso de ferramentas manuais (martelos, picadores, espátulas, escovas, etc.). Limpeza Mecânica: remoção de materiais soltos por processo mecânico (escovas rotativas, pistola de agulhas, lixadeiras rotativas). Ideal para áreas pequenas ou de difícil acesso, devido ao seu maior custo. REFERÊNCIAS PINTURAS DE AÇO TÉCNICAS DE PREPARO (ABCEM Associação brasileira da construção metálica ) Jateamento: remoção de óleos, graxas, restos de pintura, ferrugem, com uso de jatos abrasivos (areia ou granalha de aço). ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS DE AÇO PRÁTICAS RECOMENDADAS. Associação Brasileira da Construção Metálica. Dezembro, MIRANDA, L. ESTRUTURAS EM AÇO. Departamento de Construção civil da Universidade Federal do Paraná. Notas de aula, ROCHA, T. ESTRUTURAS METÁLICAS - INTRODUÇÃO. Departamento de Construção civil da Universidade Federal do Paraná. Notas de aula, construcao-em- ate-40_10301_0_1 14

15 PRÓXIMA AULA DETALHES CONSTRUTIVOS 15