EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS EM AÇO

CONSTRUÇÃO CIVIL III TC 038 EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS EM AÇO PROF. ANA PAULA BRANDÃO CAPRARO 10/05 15/05 17/05 29/05 05/06 07/06 12/06 14/06 HISTÓRICO ESTRUTURAS METÁLICAS DETALHES CONSTRU. 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 MEIOS DE LIGAÇÃO PARAFUSAMENTO SOLDAGEM CHUMBADORES PROF. ANA PAULA BRANDÃO CAPRARO 1

MEIOS DE LIGAÇÃO - PARAFUSO MEIOS DE LIGAÇÃO - PARAFUSO 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 São dispositivos que trabalham ao cisalhamento As dimensões dos parafusos são expressas em polegadas Arruela: distribui as tensões de aperto e permite a rotação da porca quando está sendo dado o aperto. SEMPRE COLOCADA ENTRE A PORCA E A FACE DO PERFIL DE AÇO. Em estruturas de aço não se usa arruela do lado da cabeça do parafuso. MEIOS DE LIGAÇÃO - PARAFUSO Quanto maior o número de superfícies de corte menor a solicitação cisalhante no parafuso Menor a resistência necessária (material e/ou diâmetro) Força na superfície Tensão de cisalhamento Diâmetro do parafuso 2

Ligação parafusada Deve-se evitar na ligação parafusada o cisalhamento do parafuso; esmagamento; rasgamento da chapa Ligação parafusada RAPIDEZ DE EXECUÇÃO DAS LIGAÇÕES EM CAMPO A MÃO DE OBRA UTILIZADA NÃO É CONSIDERADA ESPECIALIZADA O EQUIPAMENTO DE INSTALAÇÃO É SIMPLES E NÃO NECESSITA DE MUITA ENERGIA OS FUROS ENFRAQUECEM AS PEÇAS CONECTADAS, E ALGUMAS VEZES, PODE SER NECESSÁRIO REFORÇAS AS MESMAS AS LIGAÇÕES SÃO MAIS COMPLEXAS E EXIGEM UM TRABALHO MAIOR DE CÁLCULO, DETALHAMENTO E FABRICAÇÃO MEIOS DE LIGAÇÃO - SOLDAGEM 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 Fazendo-se a união das mesmas diretamente ou acrescentando-se um material adequado ao preenchimento do espaço existente entre elas 3

MEIOS DE LIGAÇÃO - SOLDAGEM A soldagem aplicada às estruturas de aço, em substituição as ligações parafusadas, resultou na obtenção de peças e estruturas mais leves e econômicas, com ligações mais simples Ligações soldadas apresentam uso frequente em oficinas e fábricas MEIOS DE LIGAÇÃO - SOLDAGEM MEIOS DE LIGAÇÃO - SOLDAGEM ENTALHE COM PENETRAÇÃO TOTAL SOLDA DE FILHETE ENTALHE COM PENETRAÇÃO PARCIAL SOLDA DE TAMPAO 4

MEIOS DE LIGAÇÃO - SOLDAGEM MEIOS DE LIGAÇÃO - SOLDAGEM Os quatro tipos de solda representam a seguinte porcentagem nas ligações soldadas em estruturas metálicas: Soldas de filete = 80% Soldas de entalhe = 15% Soldas tampão e outras soldas especiais= 5% As soldas ainda podem ser contínuas ou descontínuas. ATENÇÃO!! Soldas descontínuas permitem a penetração de umidade de outros agentes agressivos com mais facilidade. CARACTERÍSTICAS GERAIS SIMPLIFICAM AS LIGAÇÕES TORNANDO A ESTRUTURA MONOLÍTICA EXIGEM MÃO DE OBRA QUALIFICADA E EQUIPAMENTOS ESPECÍFICOS CONDIÇÕES DE EXECUÇÃO CONTROLADAS E NECESSIDADE DE INSPEÇÃO PROCESSO DE MODO GERAL FABRIL FICANDO AS PARAFUSADAS PARA CAMPO MEIOS DE LIGAÇÃO - CHUMBADORES São barras que fixam as placas de base dos pilares às fundações. Em geral são barras redondas todas rosqueadas ou só rosqueadas em uma ou duas extremidades. Normalmente o aço utilizado nas barras chumbadas são o SAE 1020 e ASTM A36. Deve-se evitar a utilização de soldas nas ligações de campo devido às dificuldades de acesso ao local da soldagem, necessidade de andaimes, posições desfavoráveis ou inadequadas para soldagem, necessidade de proteção do local da solda contra vento e chuva, e dificuldade do controle de qualidade da solda. 5

MEIOS DE LIGAÇÃO - CHUMBADORES TIPOS: CC Chumbador usado somente para cisalhamento; CAL Chumbador de ancoragem em L; CAC Chumbador de ancoragem com porca e chapa inferior; CAR: chumbador de ancoragem com chapa de reforço; CAG: chumbador em gancho com nicho para ancoragem em outra barra. MEIOS DE LIGAÇÃO - CHUMBADORES MEIOS DE LIGAÇÃO - CHUMBADORES RECOMENDAÇÕES: a. Utilizar um sobrediâmetro de 3 mm no diâmetro calculado devido às dificuldades de reparo nos chumbadores; b. Chumbadores situados em zona de corrosão deverão ter sua zona externa zincada a fogo; c. Para chumbadores à tração é prudente colocar duas porcas para aumentar a resistência. 6

MEIOS DE LIGAÇÃO - CHUMBADORES Os pilares são fixados às fundações através de placas de base e chumbadores. Alternativa que se tem: embutir os pilares na fundação: a. Bases rotuladas (difícil execução e custo elevado); b. Bases engastadas (mais econômica) MEIOS DE LIGAÇÃO - CUIDADOS TRANSPORTE Boa parte das estruturas metálicas são fabricadas e montadas em lugares diferentes, o que faz necessário o transporte das peças metálicas, que na maioria dos casos é feita por meio rodoviário. A fabricação das peças deve observar também a disponibilidade dos meios de transporte. O primeiro cuidado é quanto à escolha do meio de transporte e do tipo de veículo mais adequado. O veículo deve ter as dimensões necessárias para comportar a peça e ter capacidade de carga condizente com o peso das peças a serem transportadas. MEIOS DE LIGAÇÃO - CUIDADOS ARMAZENAMENTO O primeiro cuidado quanto ao armazenamento das peças é o espaço. Ele deve ter tamanho suficiente para acomodar as peças com segurança, também deve ser planejado para não interferir no andamento da obra. As peças devem ser armazenadas separadas por pontaletes de madeira, afim de facilitar a utilização das cintas para içamento das vigas e pilares. Durante o armazenamento devem ser tomados cuidados importantes no combate à corrosão. As peças não devem ficar semienterradas ou submersas, além disso é importante evitar o acúmulo de água e resíduos entre as peças e o contato de outros metais com o aço para inibir a ocorrência de corrosão galvânica. MEIOS DE LIGAÇÃO - CUIDADOS EQUIPAMENTOS A montagem de estruturas metálicas exige a utilização de equipamentos e máquinas pesadas. Os equipamentos mais utilizados são os guindastes e as gruas, que são responsáveis pelo içamento vertical das peças metálicas. Para escolher o equipamento ideal para a obra devem ser observadas as características de cada empreendimento e a disponibilidade do equipamento na região da montagem da obra. 7

MEIOS DE LIGAÇÃO - CUIDADOS MEIOS DE LIGAÇÃO - CUIDADOS EQUIPAMENTOS Para a escolha de uma grua ou guindaste devem ser observados os seguintes critérios: - Altura total da estrutura; - Carga máxima de içamento; - Raio de operação do equipamento; - Maior momento de tombamento; - Posicionamento do equipamento durante a montagem. TÉCNICAS DE IÇAMENTO ADEQUADAS O içamento é uma das atividades que devem ser realizadas com muito cuidado, pois podem provocar acidentes graves, caso seja feito de forma incorreta ou imprudente. Para um içamento seguro é importante a determinação de dois pontos importantes: a carga útil da peça e o centro de gravidade da peça. Içar uma peça sem o correto posicionamento do gancho no centro de gravidade pode provocar movimentos indesejados na peça. O risco de acidentes neste caso é muito grande, podendo atingir o próprio equipamento ou as pessoas envolvidas na operação. MEIOS DE LIGAÇÃO - CUIDADOS CUIDADOS COM AS LIGAÇÕES SOLDADAS Antes de iniciar o processo de sondagem devem ser averiguadas todas as informações referentes ao processo, como: - Processode soldagem; - Tipos de junta; - Configuraçõesdas juntas; - Especificaçãoe espessura do material base; - Especificaçãoe classe do material depositante; - Temperaturas mínimas e máximas; - Parâmetros de soldagem; - Controle do material de solda. MEIOS DE LIGAÇÃO - CUIDADOS CUIDADOS COM AS LIGAÇÕES PARAFUSADAS O primeiro cuidado quanto a ligação parafusada é na separação e classificação dos parafusos conforme indicação de projeto. Em uma obra podem existir parafusos de tipos, diâmetros e comprimentos diferentes. É importante ter cuidado para não ocorrer confusão na utilização adequada dos parafusos. Outro ponto importante é no preparo da superfície para realizar a ligação das peças. As superfícies devem estar isentas de tinta, óleo, graxa, sujeira, ferrugem, rebarbas ou qualquer outro elemento que impeça o contato perfeito dos elementos de fixação com a peça. 8

MEIOS DE LIGAÇÃO - CUIDADOS CUIDADOS COM A ESTABILIDADE ESTRUTURAL DURANTE A MONTAGEM Outro ponto importante é o cuidado com a estabilidade de toda a estrutura durante a montagem. Para isto é elaborado um plano de montagem que leva em consideração as cargas acrescidas progressivamente e o funcionamento das peças já instaladas durante este acréscimo de cargas. É essencial obedecer ao plano de montagem, assim será garantido o funcionamento adequado da estrutura em cada fase da construção e não somente na fase final. FECHAMENTO VERTICAL - VEDAÇÃO Altura máxima = 25 x espessura do bloco Comprimento máximo = 2 x altura da alvenaria ALVENARIA DEFORMÁVEL FIXAÇÃO RÍGIDA NA BASE Alvenarias: de tijolos, blocos cerâmicos, de concreto ou de concreto celular; Painéis: de concreto, fibrocimento, aço, gesso acartonado. 9

Área útil da alvenaria 1500 x (espessura do bloco) 2 Área útil da alvenaria 2000 x (espessura do bloco) 2 ALVENARIA SISTEMA SEMI-RÍGIDO FIXAÇÃO RÍGIDA EM 3 BORDAS ALVENARIA SISTEMA RÍGIDO FIXAÇÃO RÍGIDA EM 4 BORDAS ALVENARIA - FIXAÇÃO AMARRAÇÃO SOLDADA A CADA 3 A 4 FIADAS ALVENARIA - FIXAÇÃO AMARRAÇÃO POR TELA A CADA 3 A 4 FIADAS 10

ALVENARIA - FIXAÇÃO USO DE TELAS DEPLOYEER PARA GARANTIR A ADERÊNCIA DA ALVENARIA NO PERFIL. TIJOLO Argamassa de alta aderência SOLDA TELA Ex: Ciment Cola / Epóxi ARGAMASSA CANTONEIRA SOLDADA Aplicada com desempenadeira do lado dentado REVESTIMENTO Para aplicação, o aço deve estar sem oxidação / poeira / gordura Sistema Semi -rígido Sistema Deformável Sistema Rígido 11

Considerando a execução do sistema de vedação em edificações de estruturas metálicas, responda os seguintes questionamentos: A. O engenheiro projetista de uma obra especificou que a alvenaria de vedação do painel abaixo fosse feita com ligação rígida em todos os encontros com os perfis metálicos (Figura A). Já o engenheiro responsável pela execução da mesma obra entendeu como possível a execução do painel como uma alvenaria deformável (Figura B). Determine qual seria a execução correta para o caso e descreva as possíveis consequências de uma execução equivocada. (2,0) B. O mesmo engenheiro projetista colocou uma nota no projeto indicando a utilização de um material de ligação entre a alvenaria e o perfil metálico a cada três ou quatro fiadas. Dê ao menos dois exemplos de possíveis materiais a serem utilizados nessa ligação e se o intervalo de utilização estaria correto. (2,0) SISTEMAS DE REVESTIMENTO Fazem-se necessários cuidados que garantirão a qualidade e a durabilidade da edificação SISTEMAS DE REVESTIMENTO 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 Considerar os seguintes aspectos: Concepção estrutural da edificação; Sistema estrutural; Deformações previstas; Tipo de aço; Sistema de alvenarias; Tipo de elemento de vedação 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 12

Estrutura em Aço Revestida Tratamento do perfil em aço para recebimento de revestimento Estrutura em Aço Revestida 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 Argamassa colante Preenchimento do perfil em aço Juntas de movimentação no revestimento Estrutura em Aço Revestida Deverão ser previstos reforços com tela galvanizada de malha reta eletrosoldada (fio 22 e malha de 1") na argamassa 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 Estrutura em Aço Revestida As juntas de movimentação têm por finalidade subdividir o sistema de revestimento aliviando as tensões provocadas pelas movimentações da base e do próprio sistema de revestimento O preenchimento das juntas deve ser executado com elastômeros capazes de absorver as deformações do sistema de revestimento 13

VIGA / PILAR METÁLICO É possível que não seja feito o enchimento dos perfis metálicos, envolvendo o pilar com alvenaria ou com painéis Pilar envolvido com painel ou alvenaria ARGAMASSA COLANTE ADITIVADA COM POLÍMERO ACRÍLICO MODIFICADO ENCHIMENTO COM BLOCOS DE CONCRETO CELULAR, CERÂMICO, OU CONCRETO ADAPTADOS AO VÃO ENTRE AS MESAS PERFIL METÁLICO GARANTIR AMARRAÇÃO ENTRE BLOCOS ALVENARIA Perfil preenchido PAINEL ALVENARIA MATERIAL DE LIGAÇÃO ALVENARIA-ESTRUTURA ALVENARIA Estrutura em Aço Aparente Tratamento do perfil em aço x revestimento As interfaces entre os dois materiais serão conectadas através de mastiques ou tintas elastoméricas com alongamento MATERIAL DE LIGAÇÃO PERFIL METÁLICO Estrutura em Aço Aparente Laje de concreto moldada in loco ; Laje modulada de concreto celular; Laje moldurada protendida e pré-laje de concreto; Laje de painel (madeira e fribocimento); Laje com forma metálica incorporada steel deck. 14

Laje de concreto moldada in loco CONVENCIONAL Laje maciça, moldada "in loco". Forma apoiada em treliça expansível. Não necessita escoramento. Laje modulada de concreto celular Laje moldurada protendida e pré-laje de concreto: 15

Laje de painel (madeira e fribocimento) ALVEOLAR Laje pré-moldada. Extrusada, protendida. Não necessita escoramento. DETALHES CONSTURTIVOS DETALHES CONSTURTIVOS STEEL DECK Laje maciça. Forma metálica incorporada. Não necessita escoramento. Laje com forma metálica incorporada steel deck 16

REFERÊNCIAS PRÓXIMA AULA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8800. Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. 2008. EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS DE AÇO PRÁTICAS RECOMENDADAS. Associação Brasileira da Construção Metálica. Dezembro, 2010. MIRANDA, L. ESTRUTURAS EM AÇO. Departamento de Construção civil da Universidade Federal do Paraná. Notas de aula, 2010. ROCHA, T. ESTRUTURAS METÁLICAS - INTRODUÇÃO. Departamento de Construção civil da Universidade Federal do Paraná. Notas de aula, 2018. FALHAS E MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS construcao-em- https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/estruturas-metalicas-reduzem-o-tempo-de ate-40_10301_0_1 http://wwwo.metalica.com.br/aplicacao-de-estruturas-metalicas-em-edificios-de-multiplos-andares 17