ESTRUTURA PARA ENGRADAMENTO DE TELHADOS DE RESIDÊNCIAS COM SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING ALEXANDRE KOKKE SANTIAGO, Arq. M.Sc. FRANCISCO CARLOS RODRIGUES, Prof. Dr. MAÍRA NEVES RODRIGUES, Arq. M.Sc.
ESTRUTURAS PARA TELHADOS - Estruturas em madeira: solução mais comum no Brasil. Podem ser usadas tesouras ou pontaletes - Estruturas em aço: emprego usual de soluções artesanais, cortadas e soldadas in loco
EXPERIÊNCIA COM INDUSTRIALIZAÇÃO - Sistema USITETO - Perfis de aço formados a frio, compondo pilares, vigas e engradamento do telhado para execução de cobertura de casas térreas de 36m² e 42m²
ESTRUTURAS DE TELHADO EM LIGHT STEEL FRAMING - Solução pode ser empregada em construções convencionais - Permite industrialização e grande diversidade de tipologias
SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING - Esqueleto estrutural composto por perfis leves de aço galvanizado formados a frio SEÇÕES USUAIS: b w = 90mm / 140mm / 200mm b f = 40mm D = 12mm t n = 0,80mm / 0,95mm / 1,25mm NORMA ABNT NBR 6355:2012
SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING - Aço galvanizado estrutural ZAR (zincado de alta resistência); - Cobertura de galvanização 180 g/m² (Z180); - Resistência ao escoamento (f y ) mínima de 230 MPa; - Norma ABNT NBR 15253:2005 - Perfis de aço formados a frio, com revestimento metálico, para painéis estruturais reticulados em edificações - Requisitos gerais (projeto de revisão em votação nacional).
SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING APLICAÇÕES Casas Prédios (até 7 pavimentos) Coberturas Hospitais Clínicas Hotéis Escolas Igrejas Lojas Mezaninos Fachadas Projetos Especiais
PROPOSTA LSF PARA ENGRADAMENTO DE TELHADOS - Projeto desenvolvido para a residência padrão de 36m² da COHAB-MG - OBJETIVO: solução industrializada que pode ser pré-montada em fábrica - Estrutura para telhado de 2 águas para telhas cerâmicas, apoiada sobre a alvenaria
PROPOSTA LSF PARA ENGRADAMENTO DE TELHADOS - Solução com painéis inclinados apoiados sobre a alvenaria estrutura das paredes - Cumeeira com sistema de pontaletes - Viga articulada no centro do vão para absorção de imperfeições da alvenaria - Estrutura com perfis Ue 90 e ripas com perfil cartola
PROPOSTA LSF PARA ENGRADAMENTO DE TELHADOS
ANÁLISE EXPERIMENTAL - Foi realizada pela empresa Flasan, em parceria com o Laboratório de Análise Experimental de Estruturas da UFMG, prova de carga em protótipo com área equivalente a 36 m², adotando como referência a casa padrão da COHAB-MG. - Viga da cumeeira em perfil caixa formado por dois perfis Ue 140x40x12x0,95; - Caibros em perfil Ue 90x40x12x0,80, sendo que no apoio da cobertura da varanda o caibro é constituído por um perfil caixa formado por dois perfis Ue 90x40x12x0,80; - Ripas em perfil Cartola Cr 20x25x10x0,50; - Ligações com parafusos autrobrocantes e autoatarraxantes.
ANÁLISE EXPERIMENTAL Diagrama unifilar do engradamento ensaiado
Aço ZAR 230 Z 180 Detalhes da estrutura do protótipo f y = 286,85 MPa f u = 357,58 MPa t r = 39,41 micrômetros Δ = 33,65 %
ANÁLISE EXPERIMENTAL Duas fases Posições dos relógios comparadores
ANÁLISE EXPERIMENTAL Carregamentos adotados na projeção horizontal do telhado. Inclinação do telhado = 35%. Dimensionamento Estado - Limite de Serviço Estado-Limite Último γ g =1,4 F G - Peso da telha encharcada (kgf/m²) F Q2 -Sobrecarga (kgf/m²) F Q1 - Ação do Vento 53,40 27,81 Desconsiderada por ser favorável à 74,76 38,93 segurança.
ANÁLISE EXPERIMENTAL Deslocamentos Limites recomendados pela ABNT NBR 14762:2010 e cargas impostas Descrição Viga da Cumeeira Caibros Seção Central Caibros Com balanço Deslocamentos Limites L (mm) Deslocamentos Limites (mm) L/250 3300 13,20 L/180 2880 16,00 L/180 2246 12,48 Ripas L/180 815 4,53 Combinação de ações - ELS Combinação de ações ELU 81,21 kgf/m² 113,69 kgf/m²
ANÁLISE EXPERIMENTAL Para aplicação do carregamento no protótipo foram utilizados sacos plásticos com 20 kg de areia cada, pesados em balança digital calibrada. Carregamento de sacos com 20 kg de areia Caibros e Cumeeira Carregamento de sacos com 20 kg de areia Ripas
ANÁLISE EXPERIMENTAL Aplicação de ações concentradas: peso de uma pessoa na terça = 100 kgf (ABNT NBR 8800:2008 e ABNT NBR 6120:1980 Errata nº 1 de abril de 2000)
RESULTADOS E DISCUSSÃO Deslocamentos encontrados nos ensaios para carregamento nas condições ELS e ELU Descrição Deslocamentos Limites recomendados pela ABNT NBR14762:2010 (mm) Média dos deslocamentos registrados (mm) Viga da Cumeeira 13,20 8,44 Caibros Seção Central 16,00 16,39 Caibros Seção com balanço 12,48 1,34 Ripas 1 4,53 2,24 1 Os deslocamentos das ripas são relativos aos deslocamentos dos caibros.
MONTAGEM EXPERIMENTAL Engradamento parcialmente carregado com telha cerâmica - Telhado com balanço Engradamento parcialmente carregado com telha cerâmica - Telhado sem balanço
APLICAÇÃO PILOTO EM OBRA - EXECUÇÃO DE OBRA PILOTO EM BETIM, MG, COM TELHADO PARA CONJUNTO DE 5 CASAS GEMINADAS, COM O MESMO CONCEITO DO PROJETO PADRÃO
APLICAÇÃO PILOTO EM OBRA - DESAFIOS: Tolerâncias: alvenaria x estrutura metálica Imprecisão da dimensão dos espaços em alvenaria Imprecisão do nivelamento da alvenaria Necessidade de ajuste na obra para absorvê-las
APLICAÇÃO PILOTO EM OBRA - VALIDAÇÃO DOS CONCEITOS: Velocidade de montagem Pré-montagem de painéis Encaixes entre peças Cumeeira com articulação
CONCLUSÕES - Utilização do sistema Light Steel Framing para estrutura de coberturas é uma solução viável; - Análise experimental validou os conceitos de montagem e confirmou os dimensionamentos necessários para as peças; - Aplicação piloto mostrou a viabilidade do sistema de montagem e explicitou a necessidade de acompanhamento da associação entre sistema tradicional e sistema industrializado.
Agradecimentos À FLASAN Ao Laboratório de Análise Experimental de Estruturas (LAEES) da Escola de Engenharia da UFMG Prof. Francisco Carlos Rodrigues 031-99508439 francisco@dees.ufmg.br 25