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Aline B. Da SilvaLuisa H.CurielMariana N. CavalheiroPaula L. AlbanoTais A. A.Wassall
Estruturas Metálicas
TÉCNICAS CONSTRUTIVAS
História do aço
A fabricação do ferro teve inicio na Anatólia, cerca de 2000 a.C., tendo sido a idade do ferro, plenamente estabelecida por volta de 1000 a.C..
Neste período, a tecnologia da fabricação do ferro espalhou-se pelo mundo. Os minérios de ferro eram encontrados em abundancia na natureza, assim como o carvão.
Atualmente a maior quantidade de matéria-prima para produção de aço é a sucata, proveniente dos resíduos de fabricação industrial. É importante ressaltar, que qualquer aço origina-se de uma jazida natural de minério de ferro.
Processo produtivo de fabricação do aço:
-preparação do minério e do carvão (mistura em alto forno);
-redução do minério de ferro;
-refino (refinado e ligado, descarbonatando-se e transformado em aço, em fornos de vários tipos);
-conformação mecânica.
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Definição do aço: o aço é uma liga-metálica composta de ferro com quantidades pequenas de carbono, manganês e silício, denominados de aços-carbonos. Os aços cujas ligas se compõe de outros elementos são chamados de aços-ligas.
Definição estrutura metálica: a estrutura-metálica baseia-se na união de elementos metálicos de seções transversais conhecidas, de forma a gerar um conjunto de determinada geometria possibilitando seu uso estrutural de forma otimizada, utilizando técnicas industriais avançadas.
Montagem
• Projeto
• Fabricação
• Transporte
• Montagem
• Testes
Ao idealizar um projeto, o projetista deve levar em conta que todas essas operações estão ligadas entre si, e tentar harmonizá-las ao máximo, com as operações de oficina realizadas em série, e sua montagem facilitada, de modo que não haja desperdício, de mão de obra, nem tampouco de custo.
Processo de montagem:
• Definição do ciclo de montagem: Escolha do método (determinação das seqüências das operações e os tempos correspondentes a cada uma delas).
• De acordo com o método definido, apontar a mão de obra mais qualificada para cada operação.
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• Evitar recortes e furos ao projetar a obra, bem como a variação do diâmetro das aberturas (a variedade das formas das peças metálicas deve ser a menor possível).
Erros nessas áreas provocam trabalho adicional, atraso na montagem, e acréscimo de custo à realização da obra.
O custo da montagem supera em 50% o da fabricação.
Para o planejamento de uma estrutura deve-se considerar se ela é média, leve ou pesada:
• Estruturas leves: de montagem própria, desnecessidade de equipamentos sofisticados para elevação e transporte.
• Estruturas médias: Permitem transporte por caminhões comuns, e na montagem os equipamentos mecânicos possuem capacidade modesta.
• Estruturas pesadas: Necessitam de equipamentos mecânicos pesados. Seus elementos estruturais precisam de adaptações especiais.
Cuidados especiais na montagem das estruturas.
• Descarga e armazenamento das peças, seguindo um agrupamento por tipo e seqüência de montagem.
• Prever a necessidade de estacionamento da estrutura, distâncias necessárias, contraventos provisórios etc.
• Prever áreas de pré-montagem dos materiais.
• Prever iluminação para o caso de trabalhos noturnos.
Inspeção de montagem:
Verificar se o montador obedeceu aos critérios mínimos de tolerância (antes, durante e após a execução da obra)
Principais itens a serem inspecionados:
• Execuções de correções de furações, cortes adicionais na estrutura, desbastamentos que não prejudiquem a integridade e a segurança da obra.
• Verificar se os espaços livres das placas de base das colunas estão devidamente preenchidos com argamassa.
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• Verificar a existência de ferrugens, rebarbas ou pinturas nas áreas de contato dos parafusos de alta resistência.
• Controle diário das ferramentas de torque à sua calibração.
Tipos de perfis
As estruturas das modernas construções de aço empregam formas padronizadas que
recebem o nome de perfis. Os mais comumente empregados nas construções são os
seguintes:
Cantoneiras, de fundamental importância na construção metálica. Sua principal
aplicação é na união de peças, em tesouras, treliças, vigas, esquadrias, etc. Tem forma
de ângulo reto e podem ser de abas iguais ou abas desiguais.
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Vigas “U”, esse tipo de perfil é muito empregado nos projetos de escadas,
plataformas, terças, longarinas, colunas, etc.
Vigas “I”e “H”, recebem esse nome pela forma que apresentam suas seções
transversais. Consta de duas abas e uma alma. Pela sua forma, são de grande valia
para suportar esforços de flexão, suas principais aplicações são em plataformas, mono
vias, pontes, pisos, em edifícios de andares múltiplos com suportes das lajes.
Chapas, podem ser grossas ou finas. Podem ser galvanizadas, com estrias na sua parte
superior para pisos (chapa xadrez), ou onduladas para coberturas e fechamentos.
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Tubulares, possuem, na maioria das vezes, seções circulares, quadradas e
retangulares. O uso de tubos podem ser em coberturas espaciais, em residências e em
projetos civis de grande porte, como edifícios de múltiplos andares, pontes, passarelas
ou shopping centers.
Dispositivos de união (Ligações)
São classificadas em ligações permanentes ou desmontáveis. As ligações permanentes
são executadas com rebites e solda, as removíveis, com parafusos e pinos.
As mais utilizadas são as ligações soldadas e aparafusadas, pois os rebites estão em
desuso e os pinos são restritos a casos especiais.
- Soldagem
Os Processos de Soldagem mais usuais são:
Arco elétrico
Por resistência
Solda a arco elétrico
“A solda é um tipo de união por coalescência do material, obtida por fusão
das partes adjacentes”
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Nos tipos mais empregados na indústria da construção, a fusão do aço é
provocada pelo calor produzido por um arco voltaico entre um eletrodo
tubular e o aço a soldar, havendo deposição do material do eletrodo.
No processo de soldagem por fusão, 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.
A soldagem é amplamente usada na junção de materiais, permitindo a execução de
uniões com geometrias complicadas e garantia da perfeita continuidade das peças.
Cuidado especial deve ser tomado com construções em que as ligações dos elementos
estruturais na montagem são feitas através de solda, pois isto gera problemas
insolúveis, como: falta de prumos, falta de alinhamento e falta de garantia na
qualidade da própria solda. Podemos afirmar, sem exagero, que tal procedimento de
montagem evidência a "inexistência" de um profissional competente atuando na obra.
Vantagens
Economia de material
Ligações “mais rígidas”
Facilidade para corrigir ou efetuar modificações
Quantidade menor de peças
Melhor acabamento
Desvantagens
Energia elétrica suficiente
Maior tempo de montagem (fabricação)
Dificuldade na desmontagem
Controle de qualidade
Falta de profissionais qualificados
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- Parafusos
As ligações parafusadas são largamente utilizadas na montagem final, já em obra,
quando a estrutura está próxima de sua consolidação final. Por se tratar de uma
ligação com maior grau de flexibilidade, existe a necessidade de cuidados especiais na
sua execução para que o estado in loco da estrutura se aproxime ao máximo das
previsões de projeto.
As dimensões dos parafusos são expressas em polegadas.
Os parafusos apresentam cabeça sextavada e classificam-se em:
Parafusos comuns: são utilizados em estruturas leves e peças de menor
importância estrutural.
Parafusos usinados: apresentam custo elevado e são empregados em estruturas
sujeitas a cargas dinâmicas, como vigas de rolamento e pontes ferroviárias.
Parafusos de alta resistência: são utilizados em ligações que transmitem cargas
estáticas e dinâmicas. Resistem aos esforços de cisalhamento transmitidos por
atrito.
Vantagens
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Rapidez nas ligações
Economia em relação à energia empregada
Exigência de qualificação inferior do operário se comparada à solda
Maior suporte à fadiga
Fácil inspeção
Desvantagens
Necessitam da previsão anterior de material (parafusos e porcas)
Fabricação com medidas exatas
Mais suscetíveis a erros de detalhamento e problemas de corrosão
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Steel Frame
O sistema construtivo em STEEL FRAME é formado por perfis metálicos em aço
galvanizado, com qualidade assegurada através de rigoroso processo de
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industrialização. Os perfis metálicos, interligados através de parafusos especiais
autobrocantes, formam os painéis (paredes) que compõem um conjunto autoportante
preparado para receber todos os esforços solicitados pela edificação.
As obras realizadas a partir do STEEL FRAME apresentam leveza, uniformidade e
durabilidade. Os perfis substituem com qualidade, eficiência e durabilidade as vigas e
pilares de concreto e alvenaria estrutural.
O sistema construtivo STEEL FRAME, introduzido no Brasil pela CONSTRUTORA
SEQUENCIA, é a solução ideal para town houses, grandes unidades residências
isoladas, hotéis, restaurantes e outras edificações de porte.
O STEEL FRAME utiliza tecnologia avançada, qualidade e segurança para concluir uma
obra de alto padrão em apenas 100 dias a partir de um terreno preparado.
Este moderno processo industrial de origem norte-americana envolve um sistema com
rigoroso cronograma de montagem e mão-de-obra especializada treinada nos Estados
Unidos. Por sua versatilidade, permite variações na arquitetura, a escolha da cobertura
(tipo shingle, metálica ou convencional), utilização de diferentes acabamentos
externos (siding, tijolo aparente, argamassa, etc.) e a inclusão de opcionais como ar
condicionado central ou spleet, automação
dos controles, entre outros.
A alta confiabilidade dos projetos em STEEL FRAME é atribuída à extrema resistência
dos perfis
em aço galvanizado. Além de aceitar a aplicação de grandes esforços, o aço
galvanizado é reciclável e não polui o meio ambiente.
Sustentabilidade
Atualmente todos os envolvidos na construção civil, estão cada vez mais preocupados
com o impacto do seu trabalho, na energia e no meio ambiente, especialmente porque
certas mudanças na construção, estão se tornando obrigatórias por códigos
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governamentais. Além disso, em muitos países, mudanças estão sendo promovidas
através de orientações "Green Building" (Construção Verde).
A ênfase em projetos de construção sustentável apresenta oportunidade para o
crescimento do Steel Frame.
Subsistemas Características Vantagens
Projeto- Previsibilidade total
- Versatilidade
- Execução com pequenas
margens de erro
- Fácil adaptação às
linguagens arquitetônicas
Fundação - Tipo Radier- Execução veloz, baixo
custo
Estrutura - "Light Steel Framing" - Precisão de execução
Vedações- Seca gesso acartonado isolamento
de lã de vidro e placas cimentícias
- Conforto, acabamento e
velocidade
Instalações- Livres dentro das paredes
- PEX
- Facilidade de instalação e
Manutenção
- Velocidade de execução
Revestimentos - Subcobertura tipo "Tyvek"
- Materiais inovadores (vinil) e
convencionais
- Impermeabilização
adaptável
- Facilidade de instalação e
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manutenção
Esquadrias- PVC, moduladas, vidro duplo
- "kits portas prontas"
- Isolamento termo-
acústico
- Facilidade e rapidez na
instalação
Coberturas- Estrutura metálica, revestida com
manta asfáltica tipo shingle
- Leveza, estanqueidade e
precisão
Vantagens
O uso do aço facilita o acompanhamento da obra, reduz o custo homem/hora e
“desburocratiza” o canteiro de obras, pois não há necessidade de se manter centrais
de carpintaria, concreto armação. Além de se trabalhar em local mais limpo e
organizado, racionaliza-se o uso da madeira.
O aço é 100% reciclável e o material mais reciclado do mundo e possibilita a utilização
de estruturas mais leves, que exigem fundações de muita profundidade. Contribui
também para acelerar a obra e reduz significativamente os desperdícios e a
quantidade de entulhos e demais resíduos nos canteiros de obras.
O aço tem grande durabilidade e é extremamente adaptável.
Sob a óptica ambiental, quanto mais for utilizado o aço nas construções, menor será o
índice de reciclabilidade dos resíduos das obras, assim como aqueles gerados ao se
findar a vida útil da edificação, muitos anos depois. O aço contido nas edificações é
coletado e retorna às usinas siderúrgicas para ser reciclado, infinitamente, sem perder
nenhuma de suas qualidades. Ademais, o aço reciclado contribui para reduzir as
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emissões de CO2 do processo siderúrgico, reduzindo os impactos sobre a mudança do
clima e o consumo de recursos naturais não renováveis.
Cada tonelada de aço reciclado representa uma economia de 1140 kg de minério de
ferro, 154 kg de carvão e 18 kg de calcário, sem perda da qualidade.
Desvantagens
O uso do aço exige maior conservação das estruturas de concreto armado e maior grau
de especialização da mão-de-obra de montagem no conceito de obras e eleva o gasto
com equipamentos. No caso de construções, que são freqüentadas por muitas
pessoas, necessitando de tempo para evacuar o local, a estrutura de aço exige uma
proteção contra incêndio que aumenta seu preço. Essa proteção não é, normalmente,
exigido em estruturas de concreto armado. Atualmente no Brasil, a estrutura de aço,
em geral, ainda é mais cara que a de concreto armado para o mesmo fim, esta
característica se fortalece nas construções residenciais ou para escritórios até cerca de
40 andares e pontes de pequenos vãos.
EMPRESAS E CUSTOS
As empresas que fabricam estruturas metálicas, em geral, trabalham com base no
desenho do seu arquiteto. Levam em média, 30 dias para produzir os itens da
estrutura e, ais 60 para montá-la desde que as fundações estejam prontas. Os preços
são calculados sobre a metragem quadrada da casa e variam de acordo com os
detalhes de construção, como o número de andares e o tamanho dos vãos. Algumas
empresas que podemos destacar são:
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Codeme – de R$ 120,00 a R$150,00 por m²
Techneaço – de R$50,00 a R$150,00 por m²
ABS – de R$150,00 a R$200,00 por m²
DelfissEngenharia – de R$100,00 a R$150 por m²
O preço da montagem pode chegar até 50% a mais do que o preço de fabricação
(inclui mão-de-obra, transporte, etc.).
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