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Por que construir ou não com aço
Conheça os tipos de perfis, resistências e usos mais recomendados. Veja ainda como fazer a proteção passiva dos componentes estruturais e por que os fechamentos e instalações são pontos vulneráveis que merecem cuidados.
contraventamentos da estrutura metálica em pareceds cegas
O setor da construção civil já é o que mais consome aço, seja na forma de vergalhões, telas soldadas, caixilhos, telhas, tubos, estruturas e engradamentos. Em 2002, respondeu pelo consumo de mais de 32% do total produzido no País. Apesar disso, apenas 3% das construções são feitas com estruturas de aço. Catia Mac Cord Simões Coelho, secretária de Mercado e Economia do IBS (Instituto Brasileiro de Siderurgia) e gerente executiva do CBCA (Centro Brasileiro da Construção em Aço) acredita que essa fatia vai crescer, pois as inovações tecnológicas nas siderúrgicas começam a proporcionar as condições, prazos e custos desejados pelos construtores. "A participação não é maior por uma questão cultural: falta tradição entre os usuários e os agentes econômicos", diz.
O primeiro desses erros "culturais", segundo o engenheiro Lincoln Rubim de Souza, da gerência de construção metálica da Usiminas, é comparar o custo de estruturas metálicas com outras. "Falta bom senso, pois não se analisa o ganho global que se pode obter em cada caso com diferentes soluções construtivas", diz. Para Souza, a oferta de perfis, o mix de produtos e a capacidade técnica de produção e montagem dos fabricantes estão contribuindo para o aumento do uso do aço.
No segmento de edificações multipavimentos, no entanto, esse crescimento ainda é bastante restrito. Além do custo maior, segundo acreditam alguns especialistas, a obra metálica exige desembolso rápido de capital, informação que deve ser dada ao cliente desde o início do projeto.
Julio Fruchtengarten, professor de Estruturas Metálicas do Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações da Poli-USP estima que o custo da estrutura metálica é 20% maior que o da convencional. "Porém, pode-se tirar partido da rapidez, da esbeltez, dos vãos maiores e da precisão da obra", diz.
Nesse campo - o dos custos - as opiniões são mesmo divergentes. Para Yopanan Conrado Pereira Rebello, projetista de estruturas, o custo total da obra poderá aumentar 5% com o uso do aço. Se forem levados em conta fatores favoráveis, contudo, tais como menor peso da estrutura - que resulta em economia no dimensionamento das fundações -, além de menores perdas, custos indiretos mais baixos, maior rapidez, esse número poderá ser bem menor. "Algumas pessoas exageram e chegam a dizer que o custo pode ser até 15% do que o de uma estrutura convencional, o que não tem muito fundamento", diz Yopanan. "Mas é possível admitir um empate ou até uma pequena diferença em alguns casos", completa.
Na opinião de Mauro Dottori, diretor da MPD Engenharia, construtora que executou o edifício do Conselho Regional de Química, com projeto do arquiteto Sergio Teperman (veja boxe), o custo mais alto é, sim, uma desvantagem do aço. "A necessidade de equipamentos pesados ou semipesados, como guindastes e gruas, encarece a obra," afirma. Dottori aponta, ainda, problemas com a impermeabilização, pois devido à maior movimentação da estrutura e interfaces entre elementos, nem todas as empresas são capacitadas para trabalhar com estruturas metálicas. "É indiscutível, no entanto, que a obra é mais rápida, limpa e exige menos mão-de-obra para a construtora", conclui.
minucioso do projeto arquitetônico para que as interfaces ficassem bem-resolvidas
Ligações e interfaces
Diferentemente da execução da estrutura de concreto - que ocorre em diversas etapas, com possibilidade de ajustes antes do resultado final - a estrutura metálica é entregue nas medidas certas, com tolerâncias dimensionais mínimas. Os arquitetos Marcelo Barbosa e Jupira Corbucci, do escritório Barbosa & Corbucci, responsável por projetos como o edifício Rock Yard da BCP Telecomunicações e o Ginásio de Esportes do clube A Hebraica, ambos em São Paulo, e o Aeroporto de Vitória, concordam com a tese. "Não é uma linguagem fácil e é preciso conquistar intimidade com o material", afirma Barbosa. A posição dos projetistas e arquitetos que trabalham com construção metálica, no entanto, é unânime: o ideal é que o arquiteto e o calculista trabalhem juntos.
Segundo Corbucci, o tempo gasto no detalhamento chega a ser três vezes maior que em outros tipos de projeto, o que permite controlar o processo e cobrar da construtora os erros cometidos. "É preciso mostrar juntas, uniões, vedações da carenagem externa, o tipo de parafuso, de mástique e assim por diante", diz.
Outro conselho dos especialistas é que o calculista e o arquiteto façam uma conferência de todos os detalhes do projeto de fabricação, elaborado pela empresa que irá fornecer os perfis para a obra, antes do início da produção. É necessário que a construtora conte com o projeto executivo completo, tanto detalhes de arquitetura e estrutura como de instalações elétrica, hidráulica e ar-condicionado.
Travamento
Há ainda outras maneiras de enrijecer o conjunto. Pode-se travar a estrutura metálica projetando um núcleo central de concreto, em geral destinado aos elevadores e escadas. "Nesse caso, é preciso tomar muito cuidado ao compatibilizar o núcleo de concreto com as tolerâncias dimensionais e precisão do aço", alerta Fruchtengarten. É possível, também, utilizar as estruturas enrijecidas com cabos (vagonadas), sugere Yopanan Rebello.
Outro ponto que merece atenção são as interfaces da estrutura de aço com outros subsistemas, tais como os de vedação - alvenaria, painéis pré-fabricados e chapas de gesso acartonado. Essas movimentações precisam ser controladas e amortecidas sem transferir esforços para as vedações, principalmente nos grandes vãos. É preciso, ainda, pensar na estanqueidade e estudar as ligações para evitar infiltração de água. Prever juntas e o tratamento delas é fundamental. A solução para cada caso depende da análise das tensões existentes nos encontros com alvenarias, painéis e revestimentos.
executada por meio de stud bolt, ou conectores de cisalhamento
Alternativas
Os encontros com alvenaria merecem cuidados em relação à estanqueidade. As ligações entre os pilares e os ferros-cabelo, que funcionam como esperas metálicas, devem sempre coincidir com as fiadas. Yopanan lembra, porém, de um projeto interessante de alvenaria independente da estrutura. "O projetista criou um fechamento com alvenaria de tal forma que a estrutura principal ficava do lado de fora das paredes", conta. "A alvenaria funciona ainda como barreira contra incêndio."
Na opinião do arquiteto Ziegbert Zanettini, estruturas de aço pedem que os demais componentes acompanhem o sistema. "O concreto exige encunhamento para se travar a alvenaria, enquanto a estrutura metálica demanda que a alvenaria trabalhe telescopicamente", diz. Como a estrutura é flexível, o arquiteto recomenda que se deve trabalhar com juntas, folgas, mástiques e elastômeros, pois a rigidez das interfaces pode gerar trincas. "A união com os outros subsistemas tem de seguir a lógica do material, que trabalha com coeficientes altos de dilatação térmica", explica. Zanettini acredita que o projeto deve tirar partido da esbeltez que o aço proporciona. Quanto melhor o dimensionamento, menos volumosa será a estrutura. "Por isso, as obras metálicas casam bem com o vidro", acredita.
As instalações de ar-condicionado, elétrica e hidráulica, telefonia e automação não devem ser embutidas na alvenaria, devido à fragilidade ocasionada pelo corte. "É importante recorrer a shafts, forros rebaixados, gesso acartonado e pisos elevados", recomenda Otávio Luiz Nascimento, da Consultare Engenharia.
Oferta
Os perfis laminados voltaram à cena, recentemente, em diversas medidas e disponíveis com abas paralelas. "Podemos encontrar perfis de diversas dimensões, esteticamente semelhantes aos perfis soldados, cujas abas paralelas facilitam a solução de ligações com outros perfis, e com a possibilidade de já serem produzidos com aço de alta resistência à corrosão, sem problemas de deformações congênitas", afirma Yopanan. A Açominas, por exemplo, oferece perfis laminados nos formatos I e H, com uma ampla variedade de bitolas, entre 150 mm e 610 mm, o que permite aos projetistas flexibilidade na escolha de perfis estruturais.
se tornar condicionantes criativas da arquitetura, como no Itaú Cultural, em São Paulo
metálica fazem com que a seção possa ser
Proteção contra fogo
Os recursos de proteção devem evitar que se chegue a esse valor durante tempo suficiente para possibilitar a saída das pessoas da edificação, o chamado "Tempo Requerido de Resistência ao Fogo". Isso é previsto na NBR 14323 - Dimensionamento de Estruturas de Aço em Situação de Incêndio - Procedimento. Veja os principais tipos de proteção contra o fogo para estruturas de aço.
O aço tem alta condutibilidade térmica e a temperatura dos perfis aumenta de maneira uniforme durante incêndio. Isso significa que há perda uniforme de resistência. Por isso, o dimensionamento da proteção ao fogo deve levar em consideração a temperatura máxima atingida em situação de incêndio.
Os recursos de proteção devem evitar que se chegue a esse valor durante tempo suficiente para possibilitar a saída das pessoas da edificação, o chamado "Tempo Requerido de Resistência ao Fogo". Isso é previsto na NBR 14323 - Dimensionamento de Estruturas de Aço em Situação de Incêndio - Procedimento. Veja os principais tipos de proteção contra o fogo para estruturas de aço.
Fibras projetadas
São obtidas de escória de alto-forno ou de rochas basálticas, que resultam em produtos de baixa e média densidade.Argamassa projetada
Produtos aglomerados com gesso ou cimento são misturados com água e geram uma massa fluida que pode ser aplicada por projeção. Pode ter baixa, média ou alta densidade, recebendo adição de resinas acrílicas e cargas inertes, tais como poliestireno expandido, celulose e preservantes.Argamassa projetada à base de vermiculita
Composta basicamente de vermiculita expandida, cimento Portland e agregados minerais. Deve ser completamente isenta de amianto e, para melhorar a aderência ao aço, costuma-se utilizar telas.Placas de lã de rocha
São painéis de baixa densidade, rígidos ou flexíveis, feitos de materiais fibrosos, aglomerados pela adição de resinas termoendurecíveis. A matéria-prima básica utilizada na confecção das placas é o basalto. São fixadas com pinos de aço soldados à estrutura metálica.Placas de gesso acartonado
As chapas contêm fibra de vidro e, em alguns casos, vermiculita. Assim como a argamassa cimentícia, o gesso da placa perde moléculas de água de hidratação durante o aquecimento, mantendo baixa a temperatura do aço. Esses materiais têm, na parte interna, uma malha de fibra de vidro que mantém o conjunto estruturado quando exposto às elevadas temperaturas de incêndio.Tintas intumescentes
São compostas, de modo geral, de sais de fósforo, de amidos, de melamina e resinas orgânicas e se expandem a partir de 200ºC, formando uma espuma rígida que isola eficientemente o aço contra as altas temperaturas. Antes da aplicação dessa tinta, o perfil deve receber uma demão de primer compatível, conforme recomendação de cada fabricante. Trata-se de um sistema que combina primer epoxídico, acrílico ou alquídico, tinta intumescente e tinta de acabamento acrílica ou poliuretânia. a tinta pode ser aplicada com pincel, rolo ou spray e é recomendada para estrutura aparente.Enclausuramento com concreto
A solução proporciona proteção ao aço frente à corrosão e incêndio ao mesmo tempo. Um reforço com vergalhões é adicionado ao sistema para manter a integridade do concreto.
Fonte:
Princípios da Proteção de Estruturas Metálicas em Situação de Corrosão e Incêndio, de Fábio Domingos Pannoni, publicação da Perfis Açominas
Aços estruturais
A diferença prática entre os aços estruturais é a resistência mecânica, expressa pelo limite de escoamento (LE). Como a maior parte das normas são semelhantes, é prática comum pedir ao fornecedor uma análise de compatibilidade entre as qualidades dos aços comercializados com a dos desejados. Muitas vezes um determinado tipo de aço é compatível (pode ser especificado) com uma determinada norma, mesmo que tenha sido fabricado para outra. Dentre os aços listados (veja tabela), o mais comercializado no mercado nacional é o ASTM A 36, por ser mais simples e mais barato. Aos poucos, porém, essa tendência vem se revertendo. Hoje, há uma grande procura de aços de maior resistência mecânica e, em especial, de aços com resistência à corrosão.
Normas revisadas este ano e principais
NBR 8800 - Projeto e Execução de Estruturas de Aço em Edifícios (Método dos Estados Limites)
- Inclusão de vigas, pilares e lajes mistas e ligações mistas aço-concreto (a rigor, as vigas mistas biapoiadas já constam da norma, mas agora foram incluídas as contínuas e semicontínuas, além das treliças planas mistas), com permissão do uso de conectores de perfis C formados a frio nas vigas mistas
- Prescrições mais completas a respeito de análise, estabilidade e integridade estrutural
- Atualização do cálculo do coeficiente Ct das barras tracionadas, das curvas de resistência das barras comprimidas, do coeficiente Cb das barras fletidas e das expressões de interação das barras submetidas à flexão normal composta e flexão oblíquan Inclusão do projeto, via ábacos, de vigas, inclusive mistas, com aberturas na alma
- Atualização das prescrições relacionadas aos estados limites de utilização
NBR 14323 - Dimensionamento de Estruturas de Aço em Situação de Incêndio - Procedimento
- Eliminação dos itens relacionados
a estruturas mistas à temperatura ambiente, que passaram a fazer parte
do escopo da NBR 8800
- Inclusão de procedimentos para cálculo de barras constituídas
por seções esbeltas submetidas à compressão axial e flexão
- Inclusão de procedimentos para determinação da elevação da temperatura nas regiões de ligação
- Inclusão de um método analítico simplificado para cálculo de pilares mistos
- Inclusão de procedimentos para consideração da resistência da fôrma
Principais normas para estruturas de aço
NBR 8800 - Projeto e Execução de Estruturas de Aço em Edifícios (Métodos dos Estados Limites)
NBR 14323 - Dimensionamento de Estruturas de Aço em Situação de Incêndio -Procedimento
NBR 14432 - Exigências de Resistência ao Fogo de Elementos Construtivos - Procedimento
NBR 14762 - Dimensionamento de Estruturas de Aço Constituídas por Perfis Formados a Frio
NBR 5884 - Perfil I Estrutural de Aço Soldado por Arco Elétrico
NBR 6120 - Cargas para Cálculo de Estruturas de Edificações - Procedimento
NBR 6123 - Forças Devidas ao Vento em Edificações - Procedimento
NBR 5419 - Proteção de Estruturas Contra Descargas Atmosféricas
NBR 8681 - Ações e Segurança nas Estruturas - Procedimento
NBR 6657 - Perfis de Estruturas de Aço
NBR 6355 - Perfis Estruturais de Aço Formados a Frio - Padronização
NBR 6008/6009 - Perfis I e H de Abas Paralelas de Aço Laminados a Quente -Padronização
IT - CB 08/01 - Instrução Técnica do Corpo de Bombeiros da Polícia Militar do Estado de São Paulo - Segurança estrutural nas edificações - Resistência ao fogo dos elementos de construção
Conselho Regional de Química
Ficha técnica
Consumo de aço: 300 t
Área útil/andar: 562 m2
Área útil total: 3 mil m2
Investimento: R$ 8,7 milhões
Coordenação técnica, projetos de arquitetura, urbanização, paisagismo, comunicação visual, interiores e planejamento de escritórios: Sergio Teperman Arquitetos SCL
Construção: MPD Engenharia
Projeto de estruturas: Beltec Engenharia
Fabricação e montagem das estruturas metálicas: Alufer
Ponte JK
Ficha Técnica
Consumo de aço: 12,5 mil t com maior resistência à corrosão atmosférica para a estrutura principal e 1,3 mil t nas estruturas auxiliares
Investimento: R$ 160 milhões
Projeto de arquitetura: arquiteto Alexandre Chan
Construção: Via Dragados
Cálculo estrutural: engenheiros Mário J. R. Vila Verde, F. B. de Barros
e P. Slawinski
Projetos executivos: Projconsult e arquiteto Alexandre Chan
Fabricação e montagem das estruturas de aço: Usiminas Mecânica
Fonte:
Pini Web
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